برهمكنش تنش كمبود آب و عامل بيماريزا بر صفات مورفولوژيك برگ و روزنه نتاج درختان سالم و خشكيده برودار

Interactive effect of water deficit and pathogen on leaf and stomata morphology in offspring of healthy and declined trees of Quercus brantii Lindl

سابقه و هدف: يكي از راهكارهاي درختان براي مقابله با خشكي و بيماري‌ها، تغييرات فنوتيپي مناسب در برگ و روزنه مي‌باشد. همچنين درخت مادري مي‌تواند فنوتيپ نتاجش را تا حدودي كنترل نمايد و در نتيجه مقاومت‌شان را نسبت به تنشهاي محيطي تحت تأثير قرار دهد. در اين تحقيق اثرات كمبود آب و عامل بيماري‌زاي باكتريايي كه سبب خشكيدگي درختان بلوط ايراني در جنگل‌هاي استان كهگيلويه و بويراحمد گرديده است، بر صفات برگ و روزنه نتاج حاصل از درختان سالم و خشكيده مورد مقايسه قرار گرفت. مواد و روش‌ها: به منظور تاثير درختان مادري، بذر 4 درخت سالم و 4 درخت خشكيده از منطقه حفاظت‌شده خاييز جمع‌آوري گرديد و در داخل 320 گلدان كاشته شدند. پس از رشد نهال‌ها، ابتدا باكتري Brenneria quercina به نيمي از نهال‌ها يا نتاج حاصل از درختان سالم وخشكيده تلقيح شد. پس از گذشت 40 روز نيمي از نهال‌هاي تلقيح شده و نيمي از نهال‌هاي تلقيح نشده تحت تنش كمبود آب قرار گرفتند، به طوري كه به مدت سه هفته آبياري نشدند اما بقيه نهال‌ها به طور كامل آبياري شدند. سپس برگ نها‌لها در شهريورماه برداشت گرديد و صفات مورفولوژيك برگ و روزنه آنها به وسيله نرم‌افزار Image j 1.43 اندازه‌گيري شدند. سپس داده‌ها به‌صورت آزمايش فاكتوريل 2×2×2 (2 سطح باكتري، 2 سطح آبياري و 2 سطح درخت مادري يا ژنوتيپ) در قالب طرح كاملاً تصادفي با بررسي اثرات ساده و متقابل مورد تجزيه‌وتحليل قرار گرفتند و مقايسات ميانگين انجام گرفت. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه اثر باكتري بر هيچ يك از ويژگيهاي روزنه معني‌دار نمي‌باشد اما عرض روزنه و عرض دهانه روزنه در نهالهاي تحت تنش كمبود آب كوچك‌تر از نهال‌هاي به‌طور كامل آبياري شده بود. همچنين نتاج حاصل از درختان خشكيده هم عرض روزنه كوچكتري داشتند. نتايج برهمكنش خشكي در درخت مادري نيز نشان داد كه تنش كمبود آب باعث كاهش معني‌دار محيط روزنه و پهناي برگ در نتاج سالم مي‌گردد اما در نتاج درختان خشكيده، تعداد دندانه و رگبرگ پس از تنش كمبود كاهش معني‌دار يافت كه در نتاج درختان سالم تغيير معني‌دار نداشت. همچنين تاثير باكتري بر نتاج حاصل از درختان سالم و خشكيده يكسان نبود، به طوري كه محيط، مساحت، طول روزنه و محيط و زاويه قاعده برگ در نهال‌هاي تلقيح نشده حاصل از درختان سالم بزرگ‌تر بود اما پس از تلقيح باكتري مساحت روزنه در نتاج درختان سالم كاهش و طول روزنه در نتاج درختان خشكيده افزايش معني‌دار يافت. همچنين تلقيح باكتري باعث كاهش معني‌دار مساحت برگ در نتاج درختان خشكيده شد اما بر نتاج درختان سالم تاثيري نداشت. برهمكنش سه‌گانه باكتري، آبياري و درخت مادري بر عرض دهانه روزنه نيز معني‌دار بود و خشكي باعث كوچك شدن عرض دهانه روزنه در نتاج درختان سالم شد اما باكتري تاثير منفي نداشت. در مورد نتاج درختان خشكيده هر چند تفاوت معني‌دار نبود اما اندازه آن كوچك‌تر از نتاج درختان سالم بود. نتيجه‌گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد كه در نتاج درختان سالم برگ‌ و روزنه بزرگ‌تر مي‌باشد كه توانايي آنها در توليد و فتوسنتز بيشتر نشان مي‌دهد. همچنين تاثير منفي تنش كمبود آب بر روزنه و برگ بيشتر از اثر باكتري بود كه مي‌تواند تاثير بيشتر تنش خشكي را نسبت به عامل بيماري‌زا در خشكيدگي بلوط را نشان دهد. همچنين نتاج حاصل از ژنوتيپ‌هاي درختان سالم توانستند با كوچك نمودن اندازه برگ و روزنه از تبخير و تعرق در زمان تنش كمبود آب بكاهند و اين كوچك شدن ابعاد روزنه در زمان تلقيح باكتري هم مشاهده شد. اما نتاج درختان خشكيده برعكس طول روزنه افزايش يافت و باعث حساسيت بيشتر آنها نسبت به تنش كمبود آب و عامل بيماري‌زا گرديد.همچنين اين مطالعه نشان داد كه مطالعه صفات روزنه و برگ مي‌تواند در شناسايي ژنوتيپ‌هاي بردبار به خشكي و باكتري كمك نمايد.

Background and objectives: One of the defense response strategies of trees against drought and pathogens is phenotypic variations of leaf and stomata. Furthermore, a certain mother tree can partly control phenotype of its offspring, and consequently, affect their tolerance to environmental stress. Therefore, in this study the effects of water deficit and bacterial pathogen on leaf and stomatal traits of healthy and dried trees, causing the decline of brant's oak in Kohgilouye and Boyer-Ahmad province, has been investigated. Materials and methods: Seeds of 4 healthy and 4 infected trees were collected from Khaeiz conserved area and planted into pots to assess the effect of the mother tree. After growing of seedlings, bacteria of Brenneria quercinia was inoculated to half of seedlings originated from both healthy and infected mother trees. After 40 days, half of the inoculated and non-inoculated seedlings, treated under water deficit for three weeks and the rest of them received full irrigation. Then, leafs of seedlings were harvested and measured by Image j 1.43 software. After that, the experiment was performed in a completely random design analyzed, and the treatments were laid out in 2*2*2 (2 levels bacteria, 2 levels irrigation, 2 levels mother trees or genotype) and also the mean comparisons tests were done. Results: Results showed that the effect of bacteria is not significant on any stomata traits, but stomata width and stomata pore width were smaller in seedlings of water deficit treatment than fully irrigate seedlings. Also seedlings of dried trees had smaller stomata width. Water deficit caused to significant decrease of stomata perimeter and leaf width of half-sibling healthy trees, but the number of leaf teeth and vein of half-sibling dried trees were decreased under water deficit treatment that they were not significant for half-sibling healthy trees. The effect of bacteria was not similar on halfsibling of healthy and dried trees, so that perimeter, area and length of stomata and perimeter and base angle of leaf in non-inoculated seedlings of healthy trees were larger but after inoculation stomata area of half-sibling healthy trees were decrease and stomata length increased significantly. Inoculation of bacteria also leads to significant decrease of leaf area in half-sibling dried trees, but it did not have any effect on half-sibling healthy trees. Triple interaction of irrigation, bacteria and mother trees was significant for stomata pore width, as so, seedlings of healthy trees showed smaller stomata pore width under water deficit treatment, but bacteria has not negative effect on it. For seedlings of dried mother trees, these differences were not significant at any treatments, but the size of it was smaller than seedlings of healthy mother trees. Conclusion: Results of this study showed that half-sibling healthy trees have larger leaf and stomata traits. It demonstrated that these seedlings have more abilities to production and photosynthetic capacity. Furthermore, the water deficit had a more negative effect than bacteria on the decline of oak. Also half-sibling of healthy trees under water deficit condition could reduce evaporation with decreasing size of leaf and stomata traits. This decreasing size of stomata was observed under inoculation of bacteria, in contrary the offsprings of drought affected trees exhibited longer stomata than controls that made them more susceptible to water deficit stress and pathogen agent. Also it has been demonstrated that stomata and leaf characteristics can be conducted to identification of drought and bacterial disease resistance genotypes.