ارزیابی واکنش بیولوژیک کلزا به تنش شوری، برای ایجاد جمعیت نوترکیب

تحقیق حاضر در دو بخش گلخانه (دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس- با هدف انجام بررسی‎ رفتارهای آناتومیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه کلزا) و مزرعه (مرکز ملی تحقیقات شوری واحد یزد- با هدف گزینش ارقام متحمل به شوری) به اجرا در آمد. بخش گلخانه، شامل سه آزمایش مرتبط، به منظور کاهش هدفمند اندازه جمعیت و ایجاد شرایط اندازه گیری صفات عمیق تر فیزیولوژیک روی ارقام منتخب از هر آزمایش بود. بذر 57 رقم کلزا از گونه های brassica napus، b. rapa و b. juncea (مشتمل بر تیپ‎های بهاره و پائیزه) از بخش دانه‎های روغنی موسسه اصلاح و گواهی نهال و بذر کرج تهیه شد. در آزمایش اول، کلیه ارقام در یک آزمایش آگمنت و با 4 شاهد در دو سطح هدایت الکتریکی خاک 2 و 16 دسی‎زیمنس بر متر کاشته و در پایان رشد روزت ارقام بهاره (حدود 2 ماه بعد از سبز شدن) برداشت گردیدند. بر اساس صفات تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک پهنک برگ، نسبت وزن به سطح برگ، میزان یون های سدیم، پتاسیم و نسبت آن ها در پهنک و بیوماس کل، تعداد 18 رقم (شامل 15 رقم از گونه b. napus و 3 رقم از گونه b. rapa) از بین آن‎ها برای آزمایش دوم انتخاب و در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‎های کامل تصادفی، در دو سطح هدایت الکتریکی خاک 2 و 16 دسی‎زیمنس بر متر، با سه تکرار کاشته و مشابه آزمایش اول، در پایان رشد روزت ارقام بهاره برداشت گردیدند. بر اساس صفات مرفولوژیک (تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک پهنک و دمبرگ، نسبت وزن به سطح برگ، نسبت وزنی آوند آبکش به چوب (در محور زیر لپه) و وزن خشک زیست توده کل) و صفات فیزیولوژیک (میزان یون های سدیم و پتاسیم و نسبت آن ها در پهنک، میزان رنگ دانه های برگ از قبیل: کلروفیل، فلاونوئیدها، آنتوسیانین و کاروتنوئیدها، پایداری غشاء سیتوپلاسمی، مقدار پرولین و محتوای نسبی آب برگ) اندازه گیری شده، تعداد 6 رقم (4 رقم از گونه b. napus و 2 رقم از گونه b. rapa) گزینش شدند. این ارقام در مطالعه سوم، در شرایط کشت هیدروپونیک با استفاده از محلول غذایی هوگلند نیمه و در دو سطح صفر و 150میلی مولار nacl به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار، مورد بررسی قرار گرفتند. پس از برداشت صفات حجم ریشه، قطر آوند چوب در محور زیر لپه، فشار ریشه، حجم و دبی عصاره خروجی از ریشه، میزان سدیم و پتاسیم در بافت های ریشه و برگ، محتوای نسبی آب برگ، میزان رنگ دانه های برگ (کلروفیل، فلاونوئیدها، آنتوسیانین و کاروتنوئیدها)، پایداری غشاء سیتوپلاسمی، نسبت وزنی آوند آبکش به چوب در محور زیر لپه اندازه گیری شد. ضمن آن که صفات بیوشیمیایی نظیر: میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان (کاتالاز، پراکسیدازها و سوپر اکسید دیسموتاز) نیز تعین گردید. بخش مزرعه، شامل دو آزمایش مرتبط و با انجام غربال‎گری و کاهش جمعیت در سال‎های زراعی 87-86 و 88-87 بود. در سال اول، بذر 57 رقم کلزای اولیه، به صورت آگمنت در دو سطح هدایت الکتریکی آب آبیاری 05/0 و 12 دسی‎زیمنس بر متر به همراه 4 شاهد کاشته شدند. پس از برداشت و بر مبنای عملکرد ارقام در شرایط عدم وجود و وجود تنش شوری، شاخص‎های تحمل محاسبه و تعداد 19 رقم از بین آن‎ها گزینش و در سال دوم، به صورت آزمایش اسپیلیت پلات دو سطح هدایت الکتریکی آب آبیاری 05/0 و 12 دسی‎زیمنس بر متر با سه تکرار مورد بررسی مجدد قرار گرفتند. در پایان، عملکرد تولیدی برداشت و شاخص‎های تحمل محاسبه شدند و ارقام بر مبنای تحمل به شوری در 5 گروه دسته بندی گردیدند. نتایج بخش گلخانه حاکی از کاهش سطح برگ و زیست‎توده و افزایش سدیم (در واحد سطح و وزن) پهنک و نسبت سدیم به پتاسیم و ثبات میزان پتاسیم (در واحد سطح و وزن) پهنک، وزن مخصوص برگ و فتوسنتز در واحد سطح برگ در میانگین کل جامعه بود. در آزمایش دوم گلخانه، تنش شوری تعداد و سطح برگ، وزن دمبرگ، پهنک و زیست‎توده و میزان آب برگ و محتوای نسبی آب برگ را کاهش و نسبت وزنی پهنک به دمبرگ و نیز نسبت وزنی آوند آبکش به آوند چوب را افزایش داد. محتوای نسبی آب برگ کمترین و زیست‎توده بیشترین تغییرات را نشان دادند. تنش شوری سبب کاهش میزان کلروفیل های a و b و کل، پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم پهنک و نیز پایداری غشا و افزایش میزان سدیم پهنک شد. افزایش میزان سدیم به مراتب بیش از کاهش میزان پتاسیم بود. تنش بر سایر رنگ‎دانه های گیاهی (کاروتنوئید، آنتوسیانین و فلاونوئیدها) تأثیر نداشت. بین میزان پرولین با زیست‎توده در هر دو گونه کلزا همبستگی مشاهده نشد. این مطالعه نشان داد که میزان تحمل به شوری گونه b. napus بیشتر از گونه b. rapa است. در این مطالعه، ارقام cvroby و goldrush هر دو از گونه b. rapa به عنوان مقاوم‎ترین و licord از گونه b. napus به عنوان باثبات‎ترین ارقام شناسایی شدند. در آزمایش سوم این نتایج بدست آمد: اثر تنش شوری بر کلیه رنگ‎دانه های گیاهی غیر‎معنی‎دار بود و این ترکیبات بیشتر از رقم تأثیر پذیرفتند. با این حال، نقش کارتنوئیدها به عنوان رنگ‎دانه کمکی و حفاظتی از کلروفیل a با توجه به همبستگی آن‎ها محرز بود. بر اثر تنش شوری، هم میزان سدیم در برگ و ریشه، میزان پرولین و پراکسیداسیون چربی‎ها افزایش و میزان پتاسیم برگ و ریشه و محتوای نسبی آب برگ کاهش معنی‎دار یافتند. بر این اساس، پرولین هیچ نقش محافظتی در برابر تنش اکسیداتیو و یا تنظیم کنندگی اسمزی ندارد. همچنین فعالیت آنزیم‎های آنتی اکسیدان کاتالاز، کاهش و سوپراکسید دیسموتاز، افزایش و پراکسیدازها بدون تغییر بود. تنش شوری سبب کاهش قطر آوند چوب، حجم و فشار ریشه، حجم عصاره خروجی ریشه و دبی آن شد. در مطالعه مزرعه در سال اول بین شاخص های mp، gmp، sti، yr و hm همبستگی معنی داری با عملکرد در هر دو شرایط وجود و عدم وجود تنش شوری مشاهده شد و بر اساس آن‎ها تعداد 19 رقم (15 رقم از گونه b. napus و 4 رقم از گونه b. rapa) انتخاب شدند. در سال دوم، نتایج نشان داد که تنش شوری سبب کاهش عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه شد، اما شاخص برداشت تغییری نکرد. شاخص‎های تحمل mp، gmp، sti و hm به عنوان شاخص‎های برتر برای گزینش ارقام مقاوم در شرایط تنش شوری شناخته شدند. ارقام hyola401 و hyola420 به عنوان ارقام متحمل به شوری و پر تولید کلزا و ارقام متحمل syn، option501 و rgs003 از گونه b. napus برای استفاده در برنامه های ترویجی مناسب می باشند. ارقام cvroby، elite، milena، okapi، slm046 و zarfam حساس به شوری محسوب می شوند. در مجموع باید گفت که رنگ‎دانه‎های گیاهی و پرولین، به هیچ وجه نمی‎توانند معیاری از مقاومت به شوری در نظر گرفته شوند. در این رابطه، ضرورت توجه به تغذیه گیاه و سطح عناصر معدنی آن می تواند ملاک مناسب تری محسوب شود. هیچ تشابهی بین نتایج مطالعات گلخانه و مزرعه وجود نداشت و انجام تحقیقات مزرعه‎ای برای به دست آوردن نتایج قطعی، ضرورت دارد. استفاده از روش تجزیه کلاستر با توجه به میانگین ها توصیه می شود. در کلزا، ساده‎ترین راه برای انتخاب ارقام متحمل به شوری، استفاده از ارقام با پتانسیل تولید بالا است. میزان مقاومت به شوری گونه b. napus بیش از گونه b. rapa می باشد.