اثر تنش مکانیکی باد بر تعدادی از خصوصیات مورفوفیزیولوژیک دو رقم گندم (Triticum aestivum) پابلند و نیمه-پاکوتاه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشکاه فردوسی مشهد

چکیده

سابقه و هدف: تنش های مکانیکی از جمله تنش باد می تواند نقش مهمی را در سازگاری و اکوفیزیولوژی گیاهان داشته باشند. بطور کلی کاهش ارتفاع ساقه، کاهش سطح برگ، افزایش قطر ساقه و کاهش وزن تر و خشک معمول ترین عکس العمل گیاهان در برابر تنش های مکانیکی باد می باشند. وزش باد موجب افزایش تنفس و تعرق گیاه، کاهش در محتوی آب گیاه، تغییر ترکیب شیمیایی دیواره سلولی و تغییر در میزان تولید هورمون های گیاهی می شود. علاوه بر این با افزایش شدت تنش باد ممکن است گیاهان دچار خوابیدگی شوند. خوابیدگی مانع از جریان آب و عناصر غذایی موردنیاز گیاه و مانع از جریان مواد حاصل از فتوسنتز به ریشه‌ها یا دانه های درحال‌توسعه می‌شود که در نتیجه آن پر شدن دانه‌ها مختل می شوند. همچنین در نتیجه خوابیدگی مقدار رطوبت نسبی در یک جامعه گیاهی افزایش می یابد که رشد قارچ‌ها و گسترش بیماری‌ها از عواقب آن است. گندم گیاهی است که پس از سنبله دهی و سنگین شدن بخش انتهایی ساقه آن به خوابیدگی حساس تر می شود و باد شدید یکی از عوامل ورس در گندم می باشد. لذا اصلاح ارقام گندم به تنش باد یکی از اولویت های ارقام گندم در مناطق بادخیز کشور می باشد. از این رو این آزمایش با این هدف در دو رقم جدید و قدیم گندم انجام شد.
مواد و روش ها: با توجه به مطالب ذکر شده، نظر به اهمیت ارزیابی اثرات تنش مکانیکی ناشی از وزش باد بر صفات رشدی و عملکردی گیاه گندم، آزمایشی در سال 1393 در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، به اجرا درآمد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل سه عامله در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل شدت جریان باد (صفر، 5،10و 15 متر بر ثانیه) و مدت‌ زمان وزش آن (15، 30 و 45 دقیقه) بود که بر روی دو رقم گندم روشن (پابلند و قدیمی) و سیروان (پاکوتاه و جدید) اعمال شدند. گیاهان در شرایط گلخانه رشد داده شدند و برای اعمال تیمارها گلدان‌ها دریک اتاقک مخصوص اعمال تنش مکانیکی باد قرار گرفتند.
یافته ها: نتایج نشان داد که ارتفاع گیاه، تعداد برگ، اندازه اولین میانگره بعد از اعمال تیمار، وزن خشک گیاه، محتوای نسبی آب برگ و مقدار فتوسنتز به‌طورمعنی‌داری تحت تأثیر عوامل آزمایش قرار گرفتند. با افزایش سرعت وزش باد در هر دو رقم سیروان و روشن از میزان صفات ذکر شده کاسته شد، اما روند کاهش آن در رقم سیروان نسبت به رقم روشن کمتر بود. در هر دو رقم بیشترین مقدار صفات ذکر شده در تیمار شاهد بدون وزش باد مشاهده شد. علاوه بر این با افزایش مدت وزش باد از مقدار صفات ذکر شده کاسته شد، این در حالی بود که این کاهش در ارقام سیروان و روشن با روندی مشابه نداشت و رقم سیروان کمتر تحت تأثیر مدت وزش باد قرار گرفت. با توجه به مشاهدات آزمایشی، می‌توان بیان کرد که خوابیدگی ناشی از وزش باد منجر به ایجاد خسارت مکانیکی در گیاه شد که به نظر می‌رسد با توجه به مقاومت بیشتر رقم سیروان در برابر خوابیدگی تأثیرپذیری این رقم نیز در برابر تنش مکانیکی حاصل از وزش باد نیز کمتر بود و درمجموع پاسخ بهتری را نشان داد.
نتیجه گیری: به طورکلی رقم سیروان در مقایسه با رقم روشن، کمتر تحت تاثیر تنش باد قرار گرفت و روند کاهشی مربوط به صفات ذکر شده در رقم سیروان از شدت کمتری برخوردار بود. رقم سیروان نیمه پاکوتاه بوده و در برابر خوابیدگی دارای مقاومت است، به همین دلیل به نظر می رسد در برابر افزایش سرعت و مدت وزش باد کمتر تحت تاثیر قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of wind mechanical stress on some morphophysiologicall traits of two semi-dwarf and normal wheat (Triticum aestivum) cultivars

نویسندگان [English]

  • Reihaneh Khajepoor 1
  • Ahmad Nezami 2
  • Hamid Reza Khazaie 1
چکیده [English]

Background and objectives: Mechanical stresses such as wind stress can have an important role in adaptation and ecophysiology of plants. Generally, reducing plant height, leaf area reduction, increased stem diameter; fresh and dry weight loss is the most common reactions of plants against mechanical stresses of wind. Wind blowing could increase respiration, transpiration and reduce the water content, so changes the chemical composition of the cell wall and changes in hormone production of plants. Moreover, by increasing the intensity of the wind stress may be plants face faced with lodging. Lodging impede the flow of water and nutrients needed by plants and prevents the flow of assimilated substrate in photosynthesis to the developing roots or seeds, as a result, kernel filling is impaired. As well as, lodging increases relative humidity in a plant community that lead to mold growth and spread of disease. Many areas of Iran facing with intense winds at the wheat reproduction stage, and due to the erectness of its culm, lodging could be happened. There is enough variation in tolerance of wheat cultivars against wind, therefore the effects of mechanical stress caused by the wind blowing in two wheat cultivars; Rowshan (tall and old) and Sirvan (new and semi-dwarf) were evaluated.
Materials and methods: According to the above cases In order to evaluate the effects of mechanical stress caused by the wind blowing in the wheat, a three-factor factorial experiment in a completely randomized design with three replications was conducted in the experimental greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad in 2014. The factors included the wind speed (5,10 and15meters per second) indifferent wind blowing duration (15, 30and45minutes) and two varieties of wheat; Roshan (tall and old) and Sirvan (new and semi-dwarf). For applying the treatments, pots were placed in a special chamber for mechanical wind stress in the same greenhouse.
Results: Results showed that the amount of plant height, plant leaf number, height of first node after treatment applying, plant dry weight, were decreased with the increase of wind speed and wind duration in both the Sirvan and Roshan cultivars, the decrease was less in the Sirvan compared to the Roshan. In both cultivars the greatest amount of above mentioned traits were observed in control treatment without wind. According to the experimental observations, it can be argued that the lodging caused by the wind leads to damage in the plant. It seems that regarding more resistance of the Sirvan against lodging, the cultivar was less affected by damage caused by the wind.
Conclusion: In general, Sirvan compared with Roshan, was less affected by wind stress and decreasing trend of the studied traits on Sirvan was less severe. Sirvan is a semi-dwarf cultivar that is resistant to lodging, that's why it seems that the cultivar was less impressed by increasing the speed and duration of the wind blowing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Lodging"
  • "morphological and physiological traits"
  • "wind speed"
  • "wind duration"
1.Acreche, M.M., and Slafer, G.A. 2011. Lodging yield penalties as affected by breeding in
Mediterranean wheats. Field Crops Res. 122: 40-48.
2.Anten, N.P., Casado‐Garcia, R., and Nagashima, H. 2005. Effects of mechanical stress and
plant density on mechanical characteristics, growth, and lifetime reproduction of tobacco
plants. Am. Natu., 166: 650-660.
3.Anten, N.P., Casado‐Garcia, R., Pierik, R., and Pons, T.L. 2006. Ethylene sensitivity affects
changes in growth patterns, but not stem properties, in response to mechanical stress in
tobacco. Physiol. Planta., 128: 274-282.
4.Armbrust, D. 2000. Wind and Sandblast Damage to Grov'. Annals of Arid Zone, 39: 273-284.
5.Berry, P., and Spink, J. 2006. A physiological analysis of oilseed rape yields: past and future.
J. Agric. Sci., 144: 381-392.
6.Berry, P., and Spink, J. 2012. Predicting yield losses caused by lodging in wheat. Field Crops
Res., 137: 19-26.
7.Biro, R., Hunt, E., Erner, Y., and Jaffe, M. 1980. Thigmomorphogenesis: changes in cell
division and elongation in the internodes of mechanically-perturbed or ethrel-treated bean
plants. Ann. Bot., 45: 655-664.
8.Boeger, M.R.T., and Poulson, M.E. 2003. Morphological adaptations and photosynthetic rates
of amphibious Veronica anagallis-aquatica L. (Scrophulariaceae) under different flow
regimes. Aqua. Bot., 75: 123-135.
9.Chang, T.-T., and Vergara, B.S. 1972. Ecological and genetic information on adaptability and
yielding ability in tropical rice varieties. Rice Breed. 431-453.
10.Choudhury, B.J. 2000. A sensitivity analysis of the radiation use efficiency for gross
photosynthesis and net carbon accumulation by wheat. Agric. Forest. Meterol. 101: 217-234.
11.Crook, M., and Ennos, A. 1996. Mechanical differences between free-standing and supported
wheat plants, Triticum aestivum L. Ann. Bot. 77: 197-202.
12.Dhopte, A.M., and Livera, M.M. 2002. Principles and techniques for plant scientist:
Agrobios (India).
13.Easson, D., White, E., and Pickles, S. 1993. The effects of weather, seed rate and cultivar on
lodging and yield in winter wheat. J. Agric. Sci., 121: 145-156.
14.Fischer, R., Rees, D., Sayre, K., Lu, Z.-M., Condon, A., and Saavedra, A.L. 1998. Wheat
yield progress associated with higher stomatal conductance and photosynthetic rate, and
cooler canopies. Crop Sci. 38: 1467-1475.
15.Fischer, R., and Stapper, M. 1987. Lodging effects on high-yielding crops of irrigated
semidwarf wheat. Field Crop Res. 17: 245-258.
16.Fournier, M., Alméras, T., Clair, B., and Gril, J. 2014. Biomechanical action and biological
functions. Pages 139-169 The biology of reaction wood: Springer.
17.Fournier, M., Dlouhà, J., Jaouen, G., and Almeras, T. 2013. Integrative biomechanics for tree
ecology: beyond wood density and strength. J. Exp. Bot. 64: 4793–4815.
18.Gardiner, B., Berry, P., and Moulia, B. In press. Review: Wind impacts on plant growth,
mechanics and damage. Plant Sci.
19.Heuchert, J., Marks, J., and Mitchell, C. 1983. Strengthening of tomato shoots by gyratory
shaking. J. Am. Soc. Hort. Sci. 108: 801–805.
20.Jones, R.S., and Mitchell, C.A. 1989. Mechanical stress induced changes in cell wall
extensibility compliances. Plant Physiol. (rockville) 4: 89-104.
21.Kashiwagi, T., Sasaki, H., and Ishimaru, K. 2005. Factors responsible for decreasing
sturdiness of the lower part in lodging of rice (Oryza sativa L.). Plant Prod. Sci., 8: 166-172.
22.Kono, M. 1995. Physiological aspects of lodging. Science of the rice, 2: 971-982.
23.Lange, O.L., Nobel, P.S., Osmond, C.B., and Ziegler, H., eds. 1981. Physiological Plant
Ecology Berlin, Heidelberg: Springer.
24.Mitchell, C.A., and Myers, P.N. 1995. Mechanical stress regulation of plant growth and
development. Hort. Rev. 17: 1-42.
25.Moulia, B., and Fournier, M. 2009. The power and control of gravitropic movements in
plants: a biomechanical and systems biology view. J. Exp. Bot. 60: 461-486.
26.Neenan, M., and Spencer-Smith, J. 1975. An analysis of the problem of lodging with
particular reference to wheat and barley. J. Agric. Sci. 85: 495-507.
27.Ookawa, T. 1992. Varietal difference of physical characteristics of the culm related to
lodging resistance in paddy rice. Jpn. J. Crop Sci. 61: 419-425.
28.Pinthus, M.J. 1973. Lodging in Wheat, Barley, and Oats: the Phenomenon, its Causes, and
Preventive Measures: Academic Press.
29.Puijalon, S., and Bornette, G. 2006. Phenotypic plasticity and mechanical stress: biomass
partitioning and clonal growth of an aquatic plant species. Am. J. Bot., 93: 1090-1099.
30.Puijalon, S., Lena, J.-P., and Bornette, G. 2007. Interactive effects of nutrient and mechanical
stresses on plant morphology. Annals of botany, 100: 1297-1305.
31.Stapper, M., and Fischer, R. 1990. Genotype, sowing date and plant spacing influence on
high-yielding irrigated wheat in southern New South Wales. III. Potential yields and
optimum flowering dates. Crop Past. Sci., 41: 1043-1056.
32.Van Gardingen, P., and Grace, J. 1991. Plants and Wind, in: Advances in Botanical
Research: Academic Press.
33.Weibel, R., and Pendleton, J. 1964. Effect of artificial lodging on winter wheat grain yield
and quality. Agr. J. 56: 487-488.