بررسي رابطه بين ابعاد و تراكم روزنه با سيستم ريشه‌اي در ارقام و لاين‌هاي گندم نان تحت شرايط ديم

مقدمه و هدف: گندم نان به‎عنوان يكي از مهمترين غلات، جزء ضروري امنيت غذايي در جهان مي‎باشد كه يك پنجم كل كالري جمعيت جهان را تامين مي‎كند. امروزه خشكسالي به‎دليل تغييرات آب و هوايي به‎عنوان يكي از مهمترين تنش‎هاي غير زيستي عملكرد گندم را تحت تاثير قرار داده و به يك تهديد مهم براي امنيت غذايي در جهان تبديل شده است. در اصلاح گياهان براي تحمل تنش خشكي صفات ريشه‌اي و روزنه‌اي اهميت ويژه‌اي دارند. روزنه‌ها نقش كليدي براي كنترل جذب دي‌اكسيدكربن و از دست دادن آب از طريق تعرق دارند. روزنه‎ها همچنين نقش مهمي در به‌ حداقل رساندن اتلاف آب براي سازگاري گياه در محيط‌هاي با سطوح مختلف تابش خورشيدي، رطوبت هوا، دماي هوا، سرعت باد و محتواي آب خاك دارد. بنابراين، از خصوصيات روزنه‌اي به‎عنوان شاخص وضعيت آب و رشد گياه به‎ويژه در شرايط تنش خشكي استفاده مي‌شود. ريشه‌ها با داشتن طيف وسيعي از خصوصيات فيزيولوژيكي و مورفولوژيكي نقش اساسي در جذب آب و مواد غذايي دارند. همچنين به‎عنوان اولين اندامي هستند كه در پاسخ به خشكي سيگنال‎هايي را جهت كنترل روزنه‎ها ارسال مي‎كند. بنابراين تفاوت در ساختار سيستم ريشه‎اي مي‎تواند سبب ايجاد تفاوت بين عملكرد در ارقام مختلف شود. اين مطالعه به‎منظور بررسي خصوصيات روزنه و ارتباط آن با سيستم ريشه‌اي و عملكرد گياه در 24 لاين و رقم گندم نان انجام شد. مواد و روش‌ها: به‎منظور بررسي رابطه بين ابعاد و تراكم روزنه با سيستم ريشه‌اي آزمايشي بر روي 24 ژنوتيپ گندم نان در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار در شرايط ديم مزرعه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه زنجان در سال زراعي 98-1397 اجرا شد. در اين آزمايش، جهت مطالعه سيستم ريشه‎اي از لوله‌هاي پي‌وي‌سي استفاده شد. در هر لوله تعداد 12 بذر كشت شد كه پس از سبز شدن به 7 عدد تنك گرديد. در هر واحد آزمايشي براي هر ژنوتيپ دو لوله وجود داشت كه از يكي از آن‌ها براي ارزيابي صفات و عملكرد نهايي و از لوله دوم براي مطالعات ريشه استفاده گرديد. صفات روزنه‌اي شامل طول و عرض روزنه و تعداد روزنه در واحد سطح، صفات ريشه‌اي شامل طول ريشه، قطر ريشه، حجم ريشه، سطح ريشه و بيوماس ريشه و عملكرد دانه (گرم در متر مربع) اندازه‌گيري شدند. بعد از اندازه‌گيري صفات، تجزيه و تحليل داده‌هاي حاصل در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي انجام شد و ميانگين‌ها به‎روش LSD مورد مقايسه قرار گرفتند. به‎منظور بررسي روابط بين صفات تجزيه‌هاي آماري چند متغيره شامل تجزيه رگرسيون، تجزيه عليت و تجزيه عاملي انجام و از تجزيه كلاستر براي گروه‌بندي ژنوتيپ‌ها استفاده گرديد. محاسبات آماري با استفاده از نرم‎افزارهاي  SAS 9.0و SPSS 21 انجام گرفت.يافته‌ها: نتايج تجزيه واريانس و مقايسه ميانگين نشان‌دهنده تنوع بالا ميان ژنوتيپ‌ها براي تمام صفات اندازه‌گيري شده بود. نتايج مقايسه ميانگين ژنوتيپ‌ها نشان داد كه ژنوتيپ‌هاي 2، 5، 8 و 16 به‎ترتيب بيشترين ميزان عملكرد و ژنوتيپ 23 كمترين ميزان عملكرد را در بين ژنوتيپ‌هاي مورد بررسي داشتند. بيشترين تعداد روزنه در سطح فوقاني و زيرين برگ مربوط به ژنوتيپ‌هاي 5 و 2 بود. از نظر صفات ريشه‌اي بيشترين قطر، حجم، طول، سطح ريشه و وزن خشك ريشه در عمق 25-0 سانتي‌متر به‎ترتيب مربوط به ژنوتيپ‌هاي 2، 3، 18 و 5 بود. همبستگي بالا و معني‌داري بين عملكرد با تعداد روزنه در سطح فوقاني و زيرين برگ، طول و عرض روزنه در سطح فوقاني برگ، قطر، حجم، وزن خشك و سطح ريشه در عمق 25-0 سانتي‌متري خاك وجود داشت. بر اساس نتايج تجزيه رگرسيون گام‌به‌گام دو متغير تعداد روزنه در سطح زيرين برگ و وزن خشك ريشه در عمق بيشتر از 25 سانتي‌متر 91/4 درصد از تغييرات عملكرد دانه را توجيه كردند كه بر اساس نتايج تجزيه عليت تعداد روزنه در سطح زيرين برگ بيشترين اثر مستقيم مثبت را بر عملكرد دانه داشت. نتايج تجزيه عاملي صفات مورد بررسي را در سه عامل با توجيه 82/48 درصدي تغييرپذيري گروه‌بندي كرد. سهم عامل اول از تبيين تغييرات داده‌ها 48/86 درصد، سهم عامل دوم 24/62 و سهم عامل سوم 8/99 درصد بود. بر اساس پلات حاصل از تجزيه به عامل‎ها ژنوتيپ‌هاي 2، 5، 8 و 16، داراي مقادير بالا براي عامل اول و دوم بودند كه با توجه به ضرايب عامل‌ها مي‌توان بيان كرد كه ژنوتيپ‌هاي قرار گرفته در اين ناحيه داراي عملكرد بالا، تعداد روزنه زياد و صفات ريشه‌اي قوي در عمق 25-0 سانتي‌متري خاك بودند به‎همين دليل اين ژنوتيپ‌ها، ژنوتيپ‌هايي هستند كه با جذب آب از لايه‌هاي سطحي خاك توانسته‌اند با داشتن تعداد روزنه زياد و انجام فتوسنتز بيشتر عملكرد زيادي توليد كنند. همچنين ژنوتيپ‌هاي مورد بررسي با استفاده از تجزيه كلاستر به‎روش ward و فاصله اقليدسي در سه گروه قرار گرفتند. ژنوتيپ‌هاي 2، 5، 8 و 16 در گروه اول قرار گرفتند و داراي بيشترين مقدار ميانگين براي صفات عملكرد دانه، تعداد و عرض روزنه در سطح فوقاني و زيرين برگ و صفات ريشه‌اي شامل قطر، حجم و وزن خشك ريشه هم در عمق 25-0 سانتي‌متر خاك و قطر ريشه در عمق بيشتر از 25 سانتي‌متر و كمترين مقدار براي طول روزنه در هر دو سطح برگ بودند. كه اين ژنوتيپ‌ها بهترين ژنوتيپ‌ها براي كشت در شرايط ديم بودند.نتيجه‌گيري: سيستم ريشه‎اي سطحي قوي مي‌توانند آب حاصل از بارندگي‌هاي پراكنده‌اي كه با فراواني كم در پايان دوره رشد رخ مي‌دهد را در اختيار گياه قرار دهند. از طرفي افزايش تعداد روزنه به‎همراه اندازه كوچكتر آن‌ها موجب كاهش منافذ برگ شده و امكان پاسخ سريعتر روزنه‌ها را فراهم مي‌كند و پاسخ سريع روزنه‌ها سبب به حداكثر رساندن كارايي مصرف آب مي‎شود. بنابراين در شرايط ديم دارا بودن سيستم ريشه‎اي سطحي قوي به‎همراه تراكم روزنه بالا مي‎تواند سبب افزايش عملكرد دانه شود.