ايرج اله دادي*، شهريار دشتي**، حسين عسکري***، غلامعباس اکبري* و زينت حاجي هاشمي****

چکيده

به منظور مطالعه اثرات تنش شوري بر جوانه زني و صفحات فيزيولوژيک و مورفولوژيک و رشدگياهچه هاي 24 ژنوتيپ نخود اين بررسي در سه بخش در شرايط گلخانه انجام شد. در هر سه بخش آزمايش به صورت فاکتوريل در قالب طرح پايه کاملاً تصادفي و در سه تکرار انجام شد که در بخش اول، آزمون جوانه زني تحت (غلظت هاي صفر، 50، 100 ميلي مول کلريد سديم)، بخش دوم آزمون غربال گري (غلظت هاي صفر، 40، 60، 80، 100 ميلي مول کلريد سديم) جهت شناسايي لاين هاي حساس و مقاوم به تنش شوري و در بخش سوم برخي صفات مورفوفيزيولوژيکي ژنوتيپ هاي حساس و مقاوم تحت (غلظت هاي صفر، 30، 60 و 90 ميلي مول کلريد سديم) مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد بيشترين و کمترين درصد نهايي جوانه زني به ترتيب مربوط به ژنوتيپ هاي FLIP95-64C و FLIP95-58C و حداکثر و حداقل سرعت جوانه زني به ترتيب مربوط به ژنوتيپ هايFLIP95-64C و FLIP95-57C بود. تمامي ژنوتيپ ها در غلظت 50 ميلي مول حداقل به ميزان 76 درصد جوانه زدند. نتايج حاصل از آزمون غربال گري نشان داد که ژنوتيپ FLIP95-50C جزء مقاوم ترين ژنوتيپ ها (آستانه شوري 32/4 دسي زيمنس بر متر)و ژنوتيپ هاي FLIP95-57C و FLIP93-174C جزء حساس ترين ژنوتيپ ها (آستانه شوري 02/1 دسي زيمنس بر متر) به تنش شوري بودند. نتايج تجزيه و واريانس بخش سوم مطالعه نشان داد که ژنوتيپ مقاوم (FLIP95-50C) در صفت وزن خشک کاهش کمتري داشت، همچنين اين ژنوتيپ طول ريشه چه بيشتري داشت. تجمع يون هاي سديم و کلر در ژنوتيپ مقاوم کمتر بود که احتمالاً حاکي از وجود مکانيسمي در اين گياه است که در هنگام مواجه شدن با تنش شوري، موجب دفع يون ها از گياه و يا عدم جذب آن ها مي شود. همچنين مشخص گرديد که واکنش گياه نخود به تنش شوري در مرحله جوانه زني با مرحله گياهچه متفاوت است.
کلمات کليدي: نخود خشک ايراني، جوانه زني، تنش شوري، کلر، سديم، آستانه شوري

مقدمه

نخود سومين محصول مهم در بين بقولات است و دربيش از 40 کشور جهان کشت مي شود. بيش از 95 درصد سطح زير کشت، توليد و مصرف آن درکشورهاي در حال توسعه صورت مي گيرد و طي بيست سال گذشته (2004-1985) سطح زير کشت اين محصول، 7 درصد و عملکرد آن 24 درصد افزايش داشته است. در حال حاضر مهمترين کشورهاي توليد کننده نخود عبارتند از هند، ترکيه، پاکستان، ايران، مکزيک، ميانمار، اتيوپي، استراليا و کانادا (8). در اکثر مناطقي که کشت آن مرسوم است معمولاً به طور سنتي در تناوب با غلات قرار داده مي شود. گرچه کشت زمستانه نخود عملکرد بالاتري دارد، اما با مشکلاتي از قبيل برخي بيماري ها و کاهش تثبيت ازت مواجه است، از طرف ديگر عملکرد کشت بهاره نخود عمدتاً بدليل برخورد با تنش آب در انتهاي فصل رشد گياه رضايت بخش نيست. به منظور توليد عملکرد قابل قبول، بايد کمبود آب از طريق آبياري جبران گردد که در برخي مناطق به دليل شور بودن آب با محدوديت مواجه است. به طور کلي بقولات از محصولات زراعي نسبتاً حساس به شوري محسوب مي شوند (7). خشکي فيزيولوژيکي حاصل ازتنش شوري ممکن است موجب محدوديت درجذب آب شود. از سوي ديگر افزايش جذب نمک توسط گياه، سبب اختلال در کارکرد سلولي و آسيب رساندن به فرآيندهاي فيزيولوژيکي از قبيل فتوسنتز و تنفس مي شود (10).
جوانه زدن، حساس ترين مرحله رشد و نمو گياهان است و جوانه زدن ضعيف در خاک هاي شور باعث استقرار ضعيف و توليد کم گياهچه ها و در نهايت منجر به کاهش محصول خواهد شد (2). ممکن است گياهان در مرحله جوانه زدن، به همان نسبت مراحل بعدي رشد، در برابر شوري مقاومت نداشته باشند. برخي مطالعات نشان مي دهد نخود در مرحله جوانه زني نسبت به باقي مراحل حساسيت کمتري به شوري دارد (19). بايد توجه داشت که بين و درون گونه هاي گياهي اختلاف معني داري از لحاظ ژنوتيپي قابل مشاهده است. در مورد تحمل به نمک، اختلافات ژنوتيپي در درون گونه ها مي تواند در نتيجه مکانيسم هاي تنظيم کننده تغذيه معدني باشد (16). به نظر مي رسد تحت تنش شوري، ريشه نسبت به اندام هوايي از مقاومت بيشتري برخوردار باشد (4). شوري سبب کاهش پتانسيل آب و جذب مواد معدني، تاثير بر فتوسنتز و نيز هدايت روزنه اي مي شود (12). در اکثر گياهان تيمار با نمک موجب کاهش شاخص برداشت و شاخص ريشه چه شده و در تخصيص کربن تغييراتي رخ مي دهد که سبب مي شود رشد ريشه چه به وضوح بيش از اندام هوايي شود. در مراحل بعدي رشد نيز تنش شوري با تاثير بر نقل و انتقال مواد فتوسنتزي و مواد غذايي معدني از آوند آبکش و چوبي به غلاف و بذور سبب کاهش محصول نهايي خواهد شد (12). تحقيقات نشان مي دهد در شرايط تنش شوري، گياهچه هاي 40 روزه لوبيا با استفاده از رشد بهتر ريشه چه نسبت به اندام هوايي موجب تشديد دفع سديم شده و در نتيجه توليد بذر و يا قابليت زنده ماني حفظ مي شود. در اين شرايط، تخصيص مواد غذايي مي تواند سازگاري و بقاء گياه را تضمين نمايد (21).
بنابراين با توجه به وسعت منابع آب و خاک شور در کشور و نيز با عنايت به اهميت نخود خشک بعنوان يکي از مهم ترين محصولات زراعي کشور، تحقيق حاضر با هدف دستيابي به ژنوتيپ هايي با توان تحمل شوري بالا و نيز مطالعه عکس العمل اين گياه به شرايط تنش انجام گرديد.

مواد و روش ها

در اين بررسي 24 ژنوتيپ نخود توليد شده در ايکاردا از طريق مرکز تحقيقات ديم کشور واقع در مراغه دريافت و در سه آزمايش جداگانه مورد برسي قرار گرفتند. در بخش اول به منظور طبقه بندي ژنوتيپ ها از نظر مقاومت به درجه شوري در مرحله جوانه زني آزمايشي به صورت فاکتوريل در قالب طرح پايه کاملاً تصادفي در سه تکرار انجام شد. بذور با استفاده از غوطه ور شدن در هيپوکلريد سديم 10 درصد بمدت 10 دقيقه ضدعفوني گرديد و جهت حذف اثر هيپوکلريد سديم پنج مرتبه با آب مقطر آبکشي و شستشو داده شدند. براي انجام آزمايش از پتري هاي 9 سانتي متري که دو لايه کاغذ صافي در آن ها قرار داده شده بود استفاده گرديد. محلول هاي نمکي در سه غلظت صفر (شاهد)، 50 و 100 ميلي مول کلريد سديم تهيه و به پتري ها که شامل 20 عدد بذر بودند اضافه گرديد. بذور در ژرميناتور در دماي 20 درجه سانتي گراد و رطوبت 80 درصد به مدت 8 روز نگهداري شدند و سرعت جوانه زني با استفاده از معادله ماگوير محاسبه شد (16).

که در اين فرمول:
GR: سرعت جوانه زني، n: تعداد بذور جوانه زده و : زمان هاي ثبت اطلاعات مي باشند.
در بخش دوم به منظور غربال ژنوتيپ ها در مرحله گياهچه، آزمايش به صورت فاکتوريل در قالب طرح پايه کاملاً تصادفي و در سه تکرار انجام شد. پس از ضدعفوني بذور به تعداد 10 عدد از هر ژنوتيپ در گلدان هاي 25 سانتي متري حاوي پرليت کشت گرديد. تيمارهاي نمکي اعمال شده شامل صفر، 40، 60، 80 و 100 ميلي مول کلريد سديم بود. به منظور رشد مناسب بوته هاي نخود از محيط غذايي که توسط براتون و ويل درت2 براي لگوم هاي دانه درشت پيشنهاد شده بود استفاده گرديد (1). پس از 35 روز صفات طول ريشه چه، طول گياه چه، وزن خشک اندام هوايي و ريشه چه مورد ارزيابي قرار گرفت. طبقه بندي ژنوتيپ ها بر اساس آستانه شوري (ECt) که از معادله ماس و هافمن (14) محاسبه شد، صورت گرفت و جهت محاسبه آستانه از اعداد مربوط به عملکرد نسبي استفاده شد (15). همچنين شاخص تحمل شوري3از رابطه زير بدست آمد:

که در اين رابطه، STI: شاخص تحمل به شوري، TDW : وزن خشک کل، st: تيمار شاهد و st: تيمار شوري مي باشد (3).
در بخش سوم جهت ارزيابي صفات مورفولوژيکي و فيزيولوژيک دو ژنوتيپ حساس و مقاوم آزمايشي به صورت فاکتوريل در قالب طرح پايه کاملاً تصادفي در سه تکرار انجام شد. تيمارهاي شوري اعمال شده عبارت بودند از صفر (شاهد)، 30، 60 و 90 ميلي مول کلريد سديم. بذور در گلدان هاي 25 سانتي متري حاوي ماسه کشت شدند. ماسه ها سه نوبت با استفاده از اسيد سولفوريک 97 درصد شستشو داده شدند. پس از هر نوبت اسيد شويي سه مرتبه با آب معمولي آب کشي شدند. به منظور ارزيابي، صفات وزن خشک اندام هوايي و ريشه چه، طول اندام هوايي و ريشه چه و غلظت يون هاي سديم و کلريد اندازه گيري شدند. جهت برآورد غلظت يون سديم از دستگاه فليم فتومتر، به روش هضمي استفاده شد. براي اندازه گيري غلظت يون کلريد، 60 ميلي ليتر آب دو بار تقطير شده به همراه پنج گرم از اندام هوايي آسياب شده در شيکر آب گرم به مدت 90 دقيقه عصاره گيري و به حجم 100 ميلي ليتر رسانده شد و با استفاده از کربن اکتيو، رنگبري گرديد. در نهايت سه قطره کرومات پتاسيم به عنوان معرف اضافه شده و با نيترات نقره تيتر شد. بمنظور آناليز داده ها از نرم افزار SAS و جهت آمايش اعداد خام و رسم نمودارها، از نرم افزار اکسل استفاده شد.

نتايج و بحث

نتايج تجزيه واريانس داده ها از بخش اول تحقيق (جدول 1) نشان داد که تفاوت بين ژنوتيپ ها و غلظت هاي مختلف شوري براي درصد جوانه زني و سرعت جوانه زني معني دار بود، اما تاثيري بر اثرات متقابل ژنوتيپ x شوري نداشت. با بررسي سرعت جوانه زني مشخص شد (شکل 1) که ژنوتيپ هاي با درصد جوانه زني بالا مانند FLIP95-64C در محيط شور سرعت جوانه زني بالاتري نيز دارا هستند (شکل 2). همانطور که مشخص است شيب کاهش درصد جوانه زني تا 50 ميلي مول براي هر دو ژنوتيپ مقاوم و حساس بسيار مشابه است اما پس از 50 ميلي مول کاهش درصد جوانه زني براي ژنوتيپ حساس (FLIP 95-58C) شيب تندتري دارد. در مورد سرعت جوانه زني نيز شيب کاهش با افزايش غلظت براي ژنوتيپ حساس تندتر بوده و تا انتها همچنان ادامه داشت (شکل 1، 2). روانا و همکاران (1986) به نتايجي خلاف تحقيق حاضر دست يافتند.
از آنجايي که هر چه شيب کاهش کندتر باشد نشان از مقاومت بيشتر ژنوتيپ مورد نظر در شرايط تنش دارد لذا مي توان جهت غربال ژنوتيپ هاي مقاوم از اين ويژگي استفاده نمود. مقايسه ميانگين ها حاکي از کاهش درصد جوانه زني و سرعت جوانه زني براي غلظت بيشتر شوري است (جدول 2) که با نتايج ديگر محققان بر روي گياهان زراعي مختلف؛ کلزا (20)، سويا (5)، گراس هاي مختلف (13 و14)، لوبيا، لوبيا چشم بلبلي و نخود (22) مطابقت دارد. کاهش شاخص هاي جوانه زني مورد مطالعه را مي توان به کاهش سرعت جذب اوليه آب و همچنين تاثير منفي پتانسيل هاي اسمزي کم و سميت يون ها بر فرآيندهاي بيوشيميايي جوانه زني نسبت داد (16).
در بخش دوم تحقيق، تفاوت هاي بين صفات طول گياهچه، طول ريشه چه، وزن خشک کل و شاخص تحمل به شوري ژنوتيپ ها از لحاظ آماري در سطح يک درصد معني دار بودند (جدول 4). ژنوتيپ هايي که ميانگين طول گياهچه بيشتري داشتند (FLIP94-107C ، FLIP93-182C و ILC482) از لحاظ طول ريشه چه الزاماً برتر نبودند (جدول 4).
بالعکس ارقام FLIP95-69C، FLIP95-4C و FLIP95-67C که در مقايسه ميانگين ها، داراي بالاترين ميانگين طول ريشه چه بودند از لحاظ طول گياهچه در رده مياني قرار گرفتند. محاسبه آستانه شوري (جدول 3) مشخص ساخت، که ژنوتيپ هاي FLIP93-174C و FLIP93-57C به ترتيب با 02/1 و ds/m 04/1 داراي کمترين آستانه شوري و ژنوتيپ هاي FLIP95-64C و FLIP95-50C به ترتيب با 15/4 و ds/m 32/4 بيشترين ميزان آستانه شوري را داشتند. همان طور که ذکر شد ژنوتيپ مقاوم FLIP95-50C بر اساس مقدار آستانه مورد انتخاب قرار گرفته است اما الزاماً داراي STI حداکثر نيست (جدول 4).
اين پديده ممکن است به اين دليل باشد که توان لاين هاي با عملکرد بالا در تبديل تمام کربن جذب شده به پتانسيل عملکرد بيشتر است، در حالي که لاين هاي با عملکرد پايين ممکن است هنوز برخي از سازوکارها را براي سازگاري باتنش نداشته باشند، به علاوه در اندازه گيري تحمل به نمک به منظور غربال کردن ارقام، پيچيدگي هاي خاصي وجود دارد که سبب مي شود تفسير نتايج مشکل شود.

در بخش سوم اين مطالعه، دو ژنوتيپ برگزيده شده از آزمايشات قبل (FLIP95-57C و FLIP95-50C) در صفات طول اندام هوايي، طول ريشه چه، تعداد برگ در گياهچه، وزن اندام هوايي، وزن ريشه و وزن خشک کل، اختلاف معني داري از لحاظ آماري داشتند (جدول 5). در مقايسه ميانگين ها بوسيله آزمون چند دامنه اي دانکن معلوم شد که گياهچه هاي شاهد ارتفاع بيشتري يافتند و با افزايش غلظت، کاهش ارتفاع در هر دو ژنوتيپ مشهود بود.
اما در ژنوتيپ مقاومت (FLIP 95-50C) روند کاهش تقريباً باشيب کمتري صورت گرفت و حتي بعد از 60mM اندکي افزايش نشان داد و در ژنوتيپ حساس (FLIP95-57C) پس از 30mM کاهش باشيب ملايم تر ادامه داشت (شکل 3). در مورد صفت طول ريشه هر دو ژنوتيپ از کاهش برخوردار بودند ولي ميزان آن در ژنوتيپ حساس بيشتر بود (شکل 3).
در بخش سوم اين مطالعه، دو ژنوتيپ برگزيده شده از آزمايشات قبل (FLIP95-57C و FLIP95-50C) در صفات طول اندام هوايي، طور ريشه چه، تعداد برگ در گياهچه، وزن اندام هوايي، وزن ريشه و وزن خشک کل، اختلاف معني داري از لحاظ آماري داشتند (جدول 5) در مقايسه ميانگين ها بوسيله آزمون چند دامنه اي دانکن معلوم شد که گياهچه هاي شاد ارتفاع بيشتري يافتند و با افزايش غلظت، کاهش ارتفاع، در هر دو ژنوتيپ مشهود بود اما در ژنوتيپ مقاوم (FLIP95-50C) روند کاهش تقريباً با شيب کمتري صورت گرفت و حتي بعد از 60mM اندکي افزايش نشان داد و در ژنوتيپ حساس(FLIP 95-57C) پس از 30mM کاهش با شيب ملايم تر ادامه داشت (شکل 3). در مورد صفت طول ريشه هر دو ژنوتيپ از کاهش برخوردار بودند ولي ميزان آن در ژنوتيپ حساس بيشتر بود (شکل 3)
تعدادبرگ نيز تحت تاثير غلظت نمک اختلاف معني داري را نشان داد به طوريکه غلظت بيشتر نمک کاهش زياد را در تعداد برگ ايجاد کرد (جدول 5). از آنجايي که توليد گياه بواسطه سطح برگ و نسبت فتوسنتز خالص تعيين مي شود، بدنبال تنش شوري کاهش رشد گياه در ژنوتيپ حساس مشهودتر خواهد بود. از جمله عوامل موثر بر ريزش برگ ها، تاثير سديم بر افزايش بازدارندگي نوري فتوسنتز مي باشد، به اين ترتيب در ناحيه در حال توسعه پهنک برگ که در معرض تابش نوري است تجمع يون سديم، پيري برگ را شدت بخشيده و موجب تسريع ريزش آن مي گردد (11). در صفت وزن کل گياهچه بين دو ژنوتيپ تفاوت معني داري از لحاظ آماري وجود داشت. افزايش اندک در غلظت نمک در هر دو ژنوتيپ حساس و مقاوم سبب افزايش در وزن ريشه گياهچه ها شد (شکل 4). پلات و همکاران نيز به نتايجي مشابه دست يافته بودند (17). در ميزان تجمع يون سديم بين دو ژنوتيپ حساس و مقاوم نيز اختلاف معني دار وجود داشت و غلظت آن در ژنوتيپ مقاوم تر (FLIP95-50C) نسبت به ژنوتيپ حساس کمتر بود (شکل 5) که با نتايج رنگل (18) مطابقت دارد. احتمالاً اينحالت به اين دليل است که گونه هاي متحمل تر به نمک، يون هاي Ca2+ و K+ را را در حد بالا نگه داشته و از علظت Na2+ ,K+ مي کاهند(6).به عبارت ديگر مي توان گفت که عکس العمل عمده گياه نسبت به تنش شوري تغيير ازهوموستازي Ca2+ مي باشدو تحمل گياه به نمک به اجتناب ازسميت Na+ و حفظ غلظت Ca+و K+ نسبت داده مي شود (18). البته به نظر نمي رسد که يون سديم عنصري ضروري براي گياه محسوب شود گرچه ممکن است بتواند فشار تورژسانش را حفظ کند اما قادر نخواهد بود جانشين کارکردهاي ويژه Ca2+ و K+ شود.

از آنجايي که اکثر لگوم ها از گياهاني هستند که Na+ را دفع مي کنند شايد يکي از دلايل کمتر بودن ميزان اين يون، در ژنوتيپ مقاوم تر در تحقيق حاضر باشد. احتمالاً در گياه نخود بدنبال تنش شوري، بواسطه تاثيربودن سديم آپوپلاستي بر غشاء مکانيسم پيام رساني فعال شود، که سبب دفع اين يون از گياه مي گردد. نتايج آناليز واريانس روي محتوي يون کلريد در دو ژنوتيپ مقاوم(FLIP95-50C) و حساس (FLIP95-57C) موجود مي باشد و مشاهدات حاکي از آن است که يون کلريد نيز همانند سديم در ارقام مقاوم غلظت کمتري دارد (شکل 5). همچنين علت کمتر بودن غلظت يون کلريد مي تواند وجود مکانيسمي باشد که موجب دفع آن از گياه مي گردد (9). بررسي محققان ديگر نيز نشان مي دهد که ارقام حساس تر ميزان جذب بالاتري حتي در شرايط کم نمک داشتند و آزادسازي C1- از سيمپلاست به درون آوند چوبي کمتر کنترل مي شود (11). اين مطالعه نشان داد که پاسخ ژنوتيپ هاي مختلف گياه نخود به تنش شوري در مرحله جوانه زني با مرحله گياهچه متفاوت است بطوريکه ژنوتيپ FLIP95-64C که داراي قدرت جوانه زني مناسبي است، آستانه شوري پايين تري نسبت به ژنوتيپ FLIP95-50C داشت در حالي که در آزمايش غربال گري، ژنوتيپ FLIP95-50C داراي حداکثر آستانه تحمل بود. همچنين بر طبق نتايج حاصله گمان مي رود که احتمالاً مکانيسم مقابله با شوري در گياه در مواجه با تنش از نوع دفع يوني است. از آن جايي که مي توان کشت زمستانه اين گياه را در مناطقي که محصولات اندکي قادر به رشد مي باشند گسترش داد و نيز سبب بهبود عملکرد دانه در نواحي شد که اخيراً تحت تاثير شوري قرار گرفته اند، انتخاب ژنوتيپ مقاوم اهميت خاصي خواهد داشت. همچنين اين ژنوتيپ ها براي تحقيقات متخصصان اصلاح نباتات ارزشمند بوده و سبب توسعه ارقام جديد خواهد گرديد.

سپاسگزاري

از همکاري مدير محترم وقت گروه زراعت و اصلاح نباتات پرديس ابوريحان – دانشگاه تهران به دليل حمايت هاي بيدريغ و همچنين مرکز تحقيقات ديم مراغه جهت تامين بذور، صميمانه قدرداني به عمل مي آيد.

منابع:

1. اصغر زاده ا. 1375. بررسي پتانسيل تثبيت ازت در همزيستي سويه هاي بومي ريزوبيوم با دو رقم اصلي نخود. پايان نامه کارشناسي ارشد، دانشگاه تربيت مدرس.
2. انفراد ا.، ن. مجنون حسيني و ک. پوستيني. 1382. بررسي جوانه زدن ارقام کلزا در شرايط شوري. مجله کشاورزي، نشريه علمي پرديس ابوريحان، دانشگاه تهران، جلد 5، شماره 2، صفحه 17-7.
*استاديارگروه زراعت پرديس ابوريحان، دانشگاه تهران
**دانشجوي دکتري اکولوژي گياهان زراعي پرديس ابوريحان، دانشگاه تهران
***پژوهشگر موسسه بيوتکنولوژي، کرج
****دانشجوي کارشناسي ارشد زراعت پرديس ابوريحان، دانشگاه تهران

پي نوشت :

- Percision 818-1
Broghton and Dilworth-2
Salt tolerance index(STI)-3

منبع: نشريه پژوهش در علوم کشاورزي جلد چهارم شماره اول
/س