اثر دما در مرحله پر شدن دانه بر برخی صفات کیفی دانه برنج در شرایط اقلیمی مازندران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مازندارن، کیلومتر 8 جاده آمل به بابل مؤسسه تحقیقات برنج آمل

2 معاون پژوهشکده

3 ساری، میدان خزر، کیلومتر 9 جاده فرح آباد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان

چکیده

سابقه و هدف: کیفیت دانه برنج یکی از عوامل مهم در قیمت‌گذاری و بازارپسندی آن توسط مصرف‌کنندگان محسوب می‌شود. توسعه و تولید ارقام با کیفیت بالا یکی از اهداف مهم در برنامه‌های اصلاحی است. کیفیت دانه برنج علاوه بر عوامل ژنتیکی به شدت تحت تأثیر عوامل محیطی از قبیل دما می‌باشد. اما تا به امروز مطالعات اندکی در مورد کمّی‌سازی اثر دما بر کیفیت دانه برنج ارقام بومی در کشور اجرا شده است. بنابراین، این آزمایش با هدف بررسی تأثیر اقلیم‌های متفاوت محلی بر برخی صفات کیفی دانه دو رقم بومی و اصلاح‌شده برنج (’طارم هاشمی‘ و ’شیرودی‘) و کمّی‌سازی روابط بین صفات کیفی با میانگین دمای هوا در طول دوره زایشی (از مرحله 50 درصد گلدهی تا رسیدگی برداشت) در سه منطقه شامل شهرستان‌های آمل، بابلسر و پل‌سفید از استان مازندران اجرا شد.
مواد و روش‌ها: سه آزمایش به طور مجزا در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در سه منطقه شامل بابلسر (با ارتفاع 21 متر پایین‌تر‌ از سطح آب‌های آزاد)، آمل (با ارتفاع 24 متر بالاتر از سطح آب‌های آزاد) و پل‌سفید (با ارتفاع 625 متر بالاتر از سطح آب‌های آزاد) در سال 1393 بر روی دو رقم ’طارم هاشمی‘ و ’شیرودی‘ اجرا گردید. عملیات کاشت، داشت و برداشت در هر یک از مناطق مطابق با عرف همان منطقه و در شرایط مطلوب مدیریتی انجام شد. همچنین، کلیه صفات کیفی برنج سه ماه بعد از برداشت در آزمایشگاه کیفیت بذر معاونت موسسه تحقیقات برنج کشور در مازندران (آمل) اندازه‌گیری گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که اثر اقلیم‌های متفاوت محلی بر برخی از صفات همچون درصد آمیلوز، درصد پروتئین، دمای ژلاتینه شدن، قوام ژل و طول و عرض دانه بعد از پخت به طور آماری در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار گردید. دانه برنج تولید شده در مزارع پل‌سفید از نظر کلیه صفات کیفی اندازه‌گیری شده نسبت به مزارع آمل و بابلسر از کیفیت بالاتری برخوردار بودند که علت آن را می‌توان به وقوع میانگین دمای هوا پایین‌تر در طول مرحله زایشی برنج به‌ویژه مرحله پر شدن دانه در این منطقه نسبت داد. یک معادله خطی توانست تا به خوبی تغییرات صفات مورد مطالعه را در مقابل دما هوا توصیف کند. به‌طور کلی، به ازای افزایش هر یک درجه سانتی‌گراد در میانگین دمای هوا در ارقام ’طارم هاشمی‘ و ’شیرودی‘ صفات کیفی مانند درصد آمیلوز دانه (به‌ترتیب 9/1 و 9/0 درصد)، طول دانه بعد از پخت (به‌ترتیب 33/0 و 14/0 میلی‌متر)، نسبت طویل شدن دانه (به‌ترتیب 05/0 و 04/0) و دمای ژلاتینه شدن (به‌ترتیب 98/0 و 47/0 درجه سانتی‌گراد) کاهش یافت. در مقابل، درصد پروتئین (به‌ترتیب 8/0 و 4/0 درصد)، عرض دانه بعد از پخت (به‌ترتیب 06/0 و 08/0 میلی‌متر) و قوام ژل (به‌ترتیب 2/15 و 2/5 میلی‌متر) افرایش نشان دادند.
نتیجه‌گیری: بر اساس یافته‌های این مطالعه به سادگی می‌توان تغییرات کیفیت دانه برنج در واکنش به دما را در هر دو رقم ’طارم هاشمی‘ و ’شیرودی‘ تحت شرایط اقلیم‌های متفاوت محلی مازندران کمّی‌سازی کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of temperature during grain filling stage on some grain quality characteristics of rice under different local climates in Mazandaran province

نویسنده [English]

  • Hemmatollah Pirdashti 2
چکیده [English]

Background and objectives: Grain quality (GQ) in rice is one of the most important factors in the pricing and marketability by consumers. Development and production of rice cultivars with high GQ is also important in the breeding programs. GQ is highly affected by genetic and environmental factors such as temperature (T, °C). Therefore, this study aimed to investigate the effect of different local climates on GQ of two different rice cultivars (cvs. ‘Tarom Hashemi’ and ‘Shiroudi’) and also to quantify the relationships between GQ with average air temperatures (AAT) during the reproductive stage of rice (from anthesis stage (50% of flowers opened) to harvesting time) at the paddy fields of Babolsar, Amol and Polesefid cities in Mazandaran province.
Materials and methods: Three field experiments were conducted separately based on the randomized complete blocks design with four replications, in the paddy fields of Babolsar (–21 m under sea level, asl), Amol (+24 m asl) and Polesefid (+625 m asl) cities in northern Iran in 2014. All agronomic managements were done based on local recommendations in each region. Moreover, all studied traits were measured in the grain quality laboratory at Rice Research Institute of Iran, Deputy of Mazandaran (Amol) three months after harvesting.
Results: The results indicate that the effects of different local climates were statistically significant on the content of amylose, protein, gelatinization temperature, gel consistency and, grain length and width after cooking (P < 0.01). In all traits, the values related to Polesefid were better (with a high GQ) than both Amol and Babolsar which can be resulted in lower T during the reproductive stage, particularly in the grain filling stage. A general equation could describe the relationships between studied traits with AAT as well as. In general, amylose content (1.9 and 0.9 %, respectively), grain length after cooking (0.33 and 0.14 mm, respectively), grain elongation (0.05 and 0.04, respectively) and gelatinization temperature (0.98 and 0.47 °C, respectively) increased linearly per Celsius (°C) increase in AAT in both ‘Tarom Hashemi’ and ‘Shiroudi’, respectively. Moreover, protein content (0.8 and 0.4 %, respectively), grain width after cooking (0.06 and 0.08 mm, respectively) and gel consistency (15.2 and 5.2 mm, respectively) decrease linearly per Celsius (°C) increase in AAT in both ‘Tarom Hashemi’ and ‘Shiroudi’, respectively.
Conclusion: based on our findings in this study, GQ variation depended to T can simply be quantified in both cultivars (‘Tarom Hashemi’ and ‘Shiroudi’) under different local climates conditions of Mazandaran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Different local climates
  • regression analysis
  • Rice
  • grain quality
  • Temperature
1.Ahmed, N., Maekawa, M., and Tetlow, I.J. 2008. Effects of low temperature on grain filling, amylose
content, and activity of starch biosynthesis enzymes in endosperm of basmati rice. Crop Pasture Sci.
59: 599-604.
2.Azeez, M.A., and Shafi, M. 1966. Quality in Rice. Technology Bulletin, Department of Agriculture,
West Pakistan. 13: 50p.
3.Cagampang, G.B., Perez, C.M., and Juliano, B.O. 1973. A gel consistency test for eating quality of
rice. J. Sci. Food Agr. 24: 1589-1594.
4.Champagne, E.T., Bett, K.L., Vinyard, B.T., Webb, B.D., McClung, A.M., Barton, F.E., Lyon, B.G.,
Moldenhauer, K., Linscombe, S., and Kohlwey, D. 1997. Effects of drying conditions, final
moisture content, and degree of milling on rice flavor. Cereal Chem. 74: 566-570.
5.Chen, M.H., Bergman, C., Pinson, S., and Fjellstrom, R. 2008. Waxy gene haplotypes: Associations
with apparent amylose content and the effect by the environment in an international rice germplasm
collection. J. Cereal Sci., 47: 536-545.
6.Cruz, N.d.l., Kumar, I., Kaushik, R.P., and Khush, G.S. 1989. Effect of temperature during grain
development on stability of cooking quality components in rice. Japan. J. Breed. 39: 299-306.
7.Dhaliwal, Y.S., Nagi, H.P., Sidhu, G.S., and. Sekhon, K.S. 1986. Physicochemical, milling and
cooking quality of rice as affected by sowing and transplanting dates. J. Sci. Food Agric. 37: 881-
887.
8.Habibi, F. 2013. Experimental methods for measuring quality characteristic in rice grain. Rice
Research Institute of Iran. Rasht. (In Persian)
9.Hirano, H.Y., Eiguchi, M., and Sano, Y. 1998. A single base change altered the regulation of the
Waxy gene at the posttranscriptional level during the domestication of rice. Mol. Biol. Evol. 15:
978-987.
10.Hiromoto, Y., Hisrose, T., Kuroda, M., and Yamaguchi, T. 2007. Comprehensive expression
profiling of rice grain filling related genes under high temperature using DNA microarray. Plant
Physiol. 144: 258-277.
11.Ho, C., Yang, C., Hsiao, C., and Lai, M. 2012. Effect of climatic conditions during heading to
harvest stage on quality of rice cultivar TNG 71. J. Tai. Agri. Res. 61: 222-240.
12.Huang, M., Jiang, L., Zou, Y., and Zhang, W. 2013. On-farm assessment of effect of low
temperature at seedling stage on early-season rice quality. Field Crops Res. 141: 63-68.
13.Jiang, H., Dian, W., and Wu, P. 2003. Effect of high temperature on fine structure of amylopectin in
rice endosperm by reducing the activity of the starch branching enzyme. Phytochem. 63: 53-59.
14.Jin, Z., Qian, C., Yang, J., Liu, H., and Jin, X. 2005. Effect of temperature at grain filling stage on
activities of key enzymes related to starch synthesis and grain quality of rice. Rice Sci. 12: 261-266.
15.Juliano, B. 1971. A simplified assay for milled-rice amylose. Cereal Sci. Today. 16: 334-340, 360.
16.Khush, G.S., Paule, C., and De la Cruz, N.M. 1978. Rice grain quality evaluation and improvement
at IRRI, Proceedings of the Workshop on Chemical Aspects of Rice Grain Quality, International
Rice Research Institute, Los Banos, Philippines. Pp: 22-31.
17.Kim, J., Shon, J., Lee, C.K., Yang, W., Yoon, Y., Yang, W.H., Kim, Y.G., and Lee, B.W. 2011.
Relationship between grain filling duration and leaf senescence of temperate rice under high
temperature. Field Crops Res. 122: 207-213.
18.Li, J., and Yuan, J. 2012. Research progress in effects of different altitude on rice yield and quality
in China. Greener J. Agr. Sci. 2: 340-344.
19.Liang, C.G., Chen, L.P., Yan, W., Jia, L., Xu, G.L., and Tian, L. 2011. High temperature at grainfilling
stage affects nitrogen metabolism enzyme activities in grains and grain nutritional quality in
rice. Rice Sci. 18: 210-216.
20.Little, R.R., Hilder, G.B., and Dawson, E.H. 1958. Differential effect of dilute alkali on 25 varieties
of milled white rice. Cereal Chem. 35: 111-126.
21.Liu, J., Wang, Q., and Huang, X. 1986. Study on effect of altitude conditions on the quality of rice.
Yunnan Agr. Sci. Technol. 5: 27-30.
22. Lopez, C.V.G., Garcia, M.D.C.C., Fernandez, F.G.A., Bustos, C.S., Chisti, Y., and Sevilla, J.M.F.
2010. Protein measurements of microalgal and cyanobacterial biomass. Bioresour. Technol. 101:
7587-7591.
23.Rahimsouroush, H., Rabiei, B., Nahvi, M., and Ghodsi, M. 2007. Study of some morphological,
qualitative traits and yield stability of Rice genotypes (Oryza Sativa L.). Pajouhesh-va-Sazandegi.
20: 25-32. (In Persian)
24.Rezazadeh, M., Khodarahmpour, Z., and Gilani, A. 2016. Analysis of IRRI rice lines heat stress
tolerant by multivariate statistical methods. Electron. J. Crop Prod. 9: 35-55. (In Persian)
25.Singh, R.K., Singh, U.S., and Khush, G.S. 2000. Aromatic rices. Oxford and IBH Publishing Co.
Pvt. Lyd. New Delhi, Calcutta. 300p.
26.Su, Z., Liao, X., Zhao, G., Shi, R., Jiang, C., Zou, Q., and Dai, L. 2008. Analysis of grain qualities
in Japonica rice (Oryza sativa L.) under different altitudes in highland region. Ecol. Environ. 17:
1157-1162.
27.Tanaka, K., Onishi, R., Miyazaki, M., Ishibashi, Y., Yuasa, T., and waya-Inoue, M. 2009. Changes
in NMR relaxation of rice grains, kernel quality and physicochemical properties in response to a
high temperature after flowering in heat-tolerant and heat-sensitive rice cultivars. Plant Prod Sci.
12: 185-192.
28.Umemoto, T., Nakamura, Y., and Ishikura, N. 1995. Activity of starch synthase and the amylose
content in rice endosperm. Phytochemestry, 40: 1613-1616.
29.Yamakawa, H., Hirose, T., Kuroda, M., and Yamaguchi, T. 2007. Comprehensive expression
profiling of rice grain filling-related genes under high temperature using DNA microarray. Plant
Physiol. 144: 258-277.
30.Zhong, L.J., and Cheng, F.M. 2003. Varietal differences in amylose accumulation and activities of
major enzymes associated with starch synthesis during grain filling in rice. Acta Agron. Sinica. 29:
452-456.
31.Zhu, Z.H., Kim, K.Y., Yuan, P.R., Zhao, G.Z., Su, Z.X., Shi, R., Zou, Q., Yang, S.J., and Dai, L.Y.
2010. RVA profile properties for cold tolerant and sensitive cultivars of Japonica rice at different
altitudes in Highland region. Chin. J. Rice Sci. 24: 151-156.
32.Zia, M.S., Salim, M., Aslam, M., and Gill, M. 1994. Effect of low temperature of irrigation water
on rice growth and nutrient uptake. J. Agr. Crop Sci. 173: 22-31.