ارزیابی تحمل به تنش شوری در بین ژنوتیپ‌های پرمحصول خلر زراعی (Lathyrus sativus)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد اصلاح نباتات، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، ایران،

2 دانشیار ، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه

چکیده

چکیده
سابقه و هدف
خلر (Lathyrus sativus L.)، یک گیاه علوفه‌ای یکساله متعلق به خانواده Fabaceae است که برای مصارف غذایی و دامی کشت می‌شود. جنس لاتیروس مجموعه ای از 187 گونه و زیرگونه است که برای اهداف دانه‌ای و علوفه‌ای کشت می‌شوند. تقاضای جهانی برای پروتئین لگوم‌ها برای تغذیه حیوانات در حال افزایش است. خلر جایگزین خوبی برای سیستم‌های کشت در اراضی و محیط‌های حاشیه‌ای خواهد بود. این گیاه، به تنش‌های غیرزیستی گوناگون به طور نسبی متحمل است که آن را به یک گزینه قابل اعتماد برای توسعه کشت در مناطق نیمه خشک جهان تبدیل می‌کند که پیش‌بینی خشکسالی در آن مناطق به دلیل تغییرات آب و هوایی دور از انتظار نیست.
مواد و روش‌ها
آزمایش در آزمایشگاه و مزرعه پژوهشی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه انجام شد. ژنوتیپ‌ها از موسسه ایکاردا به همراه رقم بومی تهیه شدند و به منظور ارزیابی ژنوتیپ‌های پرمحصول خلر از نظر تحمل به شوری، تعداد 25 ژنوتیپ به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو تکرار داخل گلدان مورد مطالعه قرار گرفتند. تیمارهای شوری در چهار سطح صفر، 40، 80 و 120 میلی مولار نمک NaCl اعمال شد. صفات مختلف گیاهچه‌ای و زراعی مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافته‌ها
اختلاف بین ژنوتیپ‌‌های مورد مطالعه در اکثر صفات معنی‌دار بود. با افزایش سطوح شوری، صفات‌ زراعی ارتفاع بوته، وزن تر شاخساره، تعداد شاخه، وزن خشک شاخساره، عرض برگ، تعداد برگ، محل شاخه اولی و همچنین در گیاهچه صفات طول ریشه‌چه، طول ساقه‌چه، طول گیاهچه، وزن خشک ریشه‌چه و وزن خشک ساقه‌چه کاهش یافتند. تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌ها بر اساس میانگین استاندارد شده صفات زراعی با استفاده از روش وارد و توان دوم فاصله اقلیدسی، ژنوتیپ‌های مورد مطالعه را به سه خوشه تقسیم‌بندی کرد. خوشه اول شامل ژنوتیپ‌های شماره 19 و 20 بود. خوشه دوم ژنوتیپ‌های شماره 24، 25، 8، 16، 10، 2 و 5 را در برداشت و در نهایت، خوشه سوم نیز در برگیرنده ژنوتیپ‌های شماره 3، 6، 1، 7، 23، 15، 4، 22، 18، 14، 13، 12، 11، 21، 9 و 17 بود. همچنین در تجزیه به مولفه‌های اصلی بر اساس صفات زراعی، سه مؤلفه‌ اصلی اول، 25/70 درصد از تنوع را توجیه کردند که براساس نتایج بدست آمده، مؤلفه اول به عنوان مؤلفه عملکرد دانه و مؤلفه دوم به عنوان تعداد برگ نام‌گذاری گردید. از این مولفه‌ها -می‌توان در برنامه‌های بهنژادی برای گزینش ژنوتیپ‌ها و اهداف اصلاحی در مقاومت به تنش شوری استفاده کرد.

نتیجه گیری
با افزایش سطوح شوری، عملکرد علوفه در مقایسه با شاهد کاهش معنی‌داری یافت. ژنوتیپ های 21 و 18 به ترتیب بیشترین و کمترین سرعت جوانه زنی و ژنوتیپ های 8 و 15 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین درصد جوانه زنی بودند. از نظر تحمل ژنوتیپ‌ها نسبت به شوری، ژنوتیپ های 8، 9، 10، 12، 13، 14، 23، 24 بهترین ژنوتیپ‌ها و حساس‌ترین ژنوتیپ‌ها به شوری با عملکرد پایین، ژنوتیپ های 19 و 20 بودند. ژنوتیپ های 5، 14، 10. ، 16، 21، 24 و 25 (شاهد) بیشترین عملکرد را داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of salinity stress tolerance of the high-product grass pea (Lathyrus sativus) genotypes

نویسندگان [English]

  • Seyed Arsalan Asadi 1
  • Alireza Pourmohammad 2
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran
2 Associate professor department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives
Grass pea (Lathyrus sativus L.), an annual pulse crop belonging to the family of Fabaceae is under grown for food and feed purposes. Lathyrus genus is a sum of 187 species and subspecies, are cultivated for grain and forage purposes. The world demand for legume proteins is increasing for animal feeding. Grass pea would be a nice alternative for cropping systems in marginal lands and environments. This crop is relatively tolerant to several abiotic stresses; making it a reliable candidate for expansion in the semiarid areas of the world which are predicted to become more drought-prone due to climate change.
Materials and methods
This research was carried out in Plant Production and Breeding Department, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, East Azerbaijan Province, Iran. The twenty-five grass pea genotypes were provided by ICARDA. In order to evaluate genotypes in terms of salinity tolerance, genotypes were studied at factorial experiments in completely random design with two replications in 2017. Salinity treatments were applied at four levels (0, 40, 80 and 120 mM of NaCl). Different seedlings traits in the laboratory and agronomic trait in pots in the field of were evaluated. The evaluated morphological and physiological traits were root length, stem length, seedling length, root dry weight, shoot to root ratio, shoot to root ratio, height shoots, number of pods, number of seeds, number of branches, number of leaves, fresh weight of fruit, dry weight of fruit, fresh weight of shoots, dry weight of shoots, leaf length, leaf width, branch location, leaf angle, number of rhizobium, depth of rhizobium, length root, flowering date, germination percentage, germination rate, podding and stability under salinity stress. SPSS software applied for analysis.
Results
The genotypes had significant differences in most of the studied traits. With increasing salinity levels plant height, shoot weight, number of branches, shoot dry weight, leaf width, leaf number, first branch location and seedling time, root length, length of shoots, seedling length, root dry weight and stem dry weight were decreased. The cluster analysis of high-yielding genotypes based on the standardized mean with Euclidean distance and Ward algorithm divided the studied genotypes into three clusters. The first cluster included genotypes 19 and 20. The genotypes 24, 25, 8, 16, 10, 2, and 5 were located into the second cluster, and finally, the third cluster included genotypes 3, 6, 1, 7, 23, 15, 4, 22, 18, 14, 13, 12, 11, 21, 9 and 17. Principal component analysis (PCA) reduced the traits in three main components with 70.25 % of variation, which according to the results the first component was named the grain yield component and the second component as the number of leaves. These components can be used in breeding programs for the selection of genotypes and breeding goals in resistance to salt stress.
Conclusion
With the increase in salinity levels, the yield significantly decreased compared to the control. Genotypes 21 and 18 had the highest and lowest germination rates, respectively, and genotypes 8 and 15 had the highest and lowest germination percentages, respectively. In terms of the durability of genotypes to salinity, genotypes 8, 9, 10, 12, 13, 14, 23, and 24 were the best genotypes and the most sensitive genotypes to salinity with low performance were genotypes 19 and 20. Genotypes 5, 14, 10, 16, 21, 24 and 25 (control) had the highest yield.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cluster analysis
  • Principal component analysis
  • Forage Yield

مراجع

  1. Rahman, M. M., Kumar, J., Rahman, M. A. & Afzal, M. A. (1995). Natural outcrossing in Lathyrus sativus L. The Indian Journal of Genetics and Plant Breeding, 55 (2), 204-207.
  2. Smulikowska, S., Rybinski, W., Czerwinski, J., Taciak, M. & Mieczkowska, A. (2008). Evaluation of selected mutants of grasspea (Lathyrus sativus L.) var. Krab as an ingredient in broiler chicken diet. Journal of Animal and Feed Sciences,  17 (1), 75.
  3. Kumar, S., Bejiga, G., Ahmed, S., Nakkoul, H. & Sarker, A. (2011). Genetic improvement of grass pea for low neurotoxin (β-ODAP) content. Food and Chemical Toxicology, (49)3, 589-600.
  4. Kumar, S., Gupta, P., Barpete, S., Sarker, A., Amri, A., Mathur, P. N. & Baum, M. (2013). Grass pea. Genetic and Genomic Resources for Grass Pea Improvement. Amsterdam, the Netherlands: Elsevier, 269-293.
  5. Mirlohi, A., Bozorgavar, N. & Basiri, M. (2001). Effect of nitrogen on growth, yield and quality of forage sorghum silage Tuesday hybrid. Jounal of science and technology of agriculture and natural resourcrs, water and soil science 4(2),105-116.
  6. Ashraf, M., Mukhtar, N., Rehman, S. & Rha, E. S. (2004). Salt-induced changes in photosynthetic activity and growth in a potential medicinal plant Bishop’s weed (Ammi majus L.). Photosynthetica, 42 (2), 543-550.
  7. Ashraf, M., Athar, H. R., Harris, P. J. C. & Kwon, T. R. (2008). Some prospective strategies for improving crop salt tolerance. Advances in agronomy. 97, 45-110.
  8. Fageria, N. K., Gheyi, H. R. & Moreira, A.( 2011). Nutrient bioavailability in salt affected soils. Journal of plant nutrition, 34 (7), 945-962.
  9. Fritsche-Neto, R., & Borém, A. (Eds.). 2012. Plant breeding for abiotic stress tolerance. Springer Science & Business Media. (pp. 175).
  10. Jamil, M., Lee, C. C., Rehman, S. U., Lee, D. B., Ashraf, M. & Rha, E. S. (2005). Salinity (NaCl) tolerance of Brassica species at germination and early seedling growth. Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry,  4 (4) 970-976.
  11. Collado, M. B., Aulicino, M. B., Molina, M. C. & Arturi, M. J. (2009). Evaluation of salinity tolerance at the seedling stage in maize (Zea mays L.). Maize Genetics Cooperation Newsletter, 83( 1), 23-24.
  12. Wang, D., Shannon, M. C. & Grieve, C. M. (2001). Salinity reduces radiation absorption and use efficiency in soybean. Field Crops Research,  69 (3), 267-277.
  13. Chartzoulakis, K., Loupassaki, M., Bertaki, M. & Androulakis, I. (2002). Effects of NaCl salinity on growth, ion content and CO2 assimilation rate of six olive cultivars. Scientia Horticulturae, 96(1-4), 235-247.
  14. Ashraf, M. & McNeilly, T. (2004). Salinity tolerance in Brassica oilseeds. Critical Reviews in Plant Sciences, 23(2), 157-174.
  15. Mir Mohammadi Meibodi, S. A. M., & Garayazi, B. (2002). Physiological Apects of Salinity and Crop Breeding. Publication of Jahad Daneshgahi, Isfahan University of Technology, Iran. 127-129. [In Persian].
  16. Mohamadi, F., Bagheri, N., Kiani, G. & Babaeian Jelodar, N. (2018). Evaluation of reaction of some rice genotypes to salinity stress at germination stage. Journal of Crop Breeding, 10(27), 20-30.
  17. Vali Allah Poor, R., Rashed Mohasel, M. H & Ghanbari, A. (2004). Planting depth and rhizome size effects on below ground growth of licorice (Glycyrrhiza glabra L.). Iranian Journal of Field Crops Research, 2(2), 240-250.
  18. Noble, C. L., Halloran, G. M. & West, D. W. (1984). Identification and selection for salt tolerance in lucerne (Medicago sativa L.). Australian Journal of Agricultural Research, 35(2), 239-252.
  19. Jamil, M., Lee, D., Jung, K. Y., Ashraf, M., Lee, S. C. & Rha, E. S., (2006). Effect of salt stress on germination and early seedling growth of four vegetables species. Journal of Central European Agriculture, 7, 273-282.
  20. Jamil, M. & Rha, E. S. (2004). The effect of salinity (NaCl) on the germination and seedling of sugar beet (Beta vulgaris L.) and cabbage (Brassica oleracea L.).  Plant resources, 7(3), 226-232.
  21. Mahdavi, B., Modares, Sanavi, S. A. M., & Balouchi, H. R. (2007). Effect of sodium chloride on germination and seedling growth of grasspea cultivars (Lathyrus sativus). Iranian Journal of Biology, 20 (4), 363-373. [In Persian]
  22. Ates, E. & Tekeli, A. S.(2007). Salinity tolerance of Persian clover (Trifolium resupinatum Var. Majus Boiss.) lines at germination and seedling stage. World Journal of Agricultural Sciences, 3, 71-79.
  23. Zabihi-e-Mahmoodabad, R., Jamaati-e-Somarin, S., Khayatnezhad, M. & Gholamin, R. (2011). The study of effect salinity stress on germination and seedling growth in five different genotypes of wheat. Advances in Environmental Biology, 5(1), 177-179. [In Persian]
  24. Boyrahmadi, M., Raiesi, F. & Mohammadi, J. (2012). Effects of different levels of soil salinization on growth indices and nutrient uptake by Persian clover (Trifolium resupinatum L.) and wheat (Triticcum aestivum L. Var Chamran). Journal of Plant Production Research, 18(4), 25-44.
  25. Dadashi Chavan D., Abbasi, A. & Ahmadi Lak, A. (2021). Evaluation of 43 genotypes and Mardom cultivar of lentils under salt stress. Iranian Journal of Field Crop Science, 52(3), 67-87. [In Persian]
  26. Esechie, H. A. & Al-Alawi, K. ( 2002). Effect of tassel removal on grain yield of maize (Zea mays L.) under saline conditions. Crop Research-Hisar, 24(1), 96-101.
  27. Tsegazeabe, H. H., & Girma, T. (2012). The effect of salinity stress on germination of chickpea (Cicer arietinum L.) land race of Tigray. Current Research Journal of Biological Sciences 4, 578-583.
  28. Levitt, J. (1980). Responses of Plants to Environmental Stress, Volume 1: Chilling, Freezing, and High Temperature Stresses. Academic Press.
  29. Parida, A. K. & Das, A. B. (2005). Salt tolerance and salinity effects on plants: a review. Ecotoxicology and environmental safety, 60(3), 324-349.
  30. Nabati J., Kahrom, N. & Nezami, A. (2023). Evaluation and grouping of lentil genotypes to salinity stress in the greenhouse. Iranian Journal of Field Crop Science, 54(1), 115-133.
  31. Sadegh Qol Moghadam, R., Khoda Rahmi, M. & Ahmadi, G. (2011). Investigation of genetic diversity and factor analysis for grain yield and other morphological traits of bread wheat under drought stress. Journal of Agronomy and Plant Breeding, 7(1), 133-147. [In Persian]
  32. Musial, J. M., Basford, K. E. & Irwin, J. A. G. (2002). Analysis of genetic diversity within Australian lucerne cultivars and implications for future genetic improvement. Australian Journal of Agricultural Research, 53 (6), 629-636.
  33. Sahafi, S. S., Moussavi Nik, S. M., Tabatabaee, S. A., Sabbagh S. K. & Ghanbari S. A. (2021). Evaluation of sensitive and tolerant cultivars of barley to salt stress using tolerance indices in central regions of Iran. Crop Production, 14 (1), 103-122.
  34. Masoumi asl A., Amiri-Fahliani, R. & Pakniyat, H. (2022). Improvement of salinity tolerance of barley (Hordeum vulgare) by hybridization. Crop Production, 16(4), 199-216 (In Persian).

35. Khodarahmpour, Z. & Motamedi, M. (2016). Study of genetic diversity of alfalfa (Medicago sativa L.) genotypes via multivariate analysis. Journal of

مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 17، شماره 1
فروردین 1403
صفحه 1-18

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار