اثر تنش خشكي بر محتواي اسموليت‌هاي سازگار، فعاليت‌آنزيمي و عملكرد دانه ژنوتيپ‌هاي نخود (Cicer arietinum L.)

Effect of drought stress on compatible osmolytes content, enzyme activity and grain yield in chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes

به منظور بررسي رابطه بين تجمع اسموليت‌هاي سازگار و فعاليت آنزيم سوپراكسيدديسموتاز در واكنش ژنوتيپ‌هاي نخود به تنش خشكي، دو آزمايش مجزا در شرايط مزرعه و كنترل شده در سال زراعي 90-1389 در دانشكده كشاورزي دانشگاه كردستان به اجرا گذاشته شدند. آزمايش مزرعه‌اي به صورت كرت‌هاي خرد شده در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي اجرا شد. عامل اصلي شامل دو تيمار (آبياري مطلوب و ديم) و عامل فرعي شامل 19 ژنوتيپ نخود بودند. آزمايش گلداني نيز به صورت فاكتوريل در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با دو سطح پتانسيل آبي 3- بار (شاهد) و 12- بار (تنش خشكي) و 19 ژنوتيپ نخود انجام شد. نتايج نشان داد كه اثرات تنش خشكي و ژنوتيپ بر عملكرد دانه در آزمايش مزرعه‌اي معني‌دار بود. بر اين اساس ژنوتيپ‌هاي نخود متحمل به خشكي شناسايي شدند. در آزمايش گلداني برخي از ويژگي‌هاي فيزيولوژيكي رابطه مشخصي با نمود ژنوتيپ‌ها در شرايط مزرعه نشان دادند. در مرحله زايشي تنش خشكي ميزان پروتيين محلول برگ را از 5/17 به 5 ميلي گرم بر گرم وزن تر كاهش داد، اما در مجموع رابطه‌اي بين ميزان پروتيين محلول برگ و مقاومت به خشكي مشاهده نشد. با افزاش ميزان پرولين و كربوهيدرات‌هاي محلول بويژه در مرحله رويشي، شاخص تحمل به تنش بهبود پيدا كرد. همچنين رابطه مثبتي بين تجمع پرولين و كربوهيدرات‌هاي محلول (**59/0 = r) مشاهده شد كه نشان‌دهنده نقش مشترك اين دو در بهبود تحمل به تنش است. در مرحله رويشي تحت تنش خشكي ميزان پرولين از 27/0 به 4/2 ميلي گرم بر گرم وزن تر و غلظت كربوهيدرات‌هاي محلول از 14 به 9/16 ميلي گرم بر گرم افزايش يافت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه تجمع كربوهيدرات‌هاي محلول در مقايسه با تجمع پرولين ارتباط بيشتري با تحمل به خشكي در ژنوتيپ‌هاي نخود داشت و نقش تنظيم‌كنندگي اسمزي كربوهيدرات‌هاي محلول تحت تنش خشكي در نخود دو برابر پرولين بود. بنابراين به نظر مي‌رسد كه ميزان كربوهيدرات‌هاي محلول شاخص مناسب‌تري براي ارزيابي تحمل به خشكي در نخود مي‌باشد، اما رابطه مشخصي بين فعاليت سوپر اكسيد ديسموتاز و تحمل به تنش مشاهده نگرديد و به نظر مي‌رسد كه فعاليت آين آنزيم به شدت تنش بستگي داشته و به تفاوت‌هاي ژنوتيپي وابسته نيست.

The relationship between accumulation of compatible osmolytes and superoxide dismutase (SOD) activity with grain yield of chickpea genotypes in responses to drought stress was studied in two separate experiments; a field and a pot experiments at the Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran, in 2010-11 cropping season. Field experiment was carried out as split plot arrangement in randomized complete blocks design (RCBD) with three replications. Irrigation and rainfed conditions were assigned to main plots and chickpea genotypes were randomized in subplots. Pot experiment was conducted as factorial arrangement using RCBD with two factors including irrigation treatments (irrigation at -3 (control) and -12 bar (stress) of soil water potential) and 19 chickpea genotypes as second factor with three replications. Results showed that the effects of drought stress and genotype on grain yield was significant in the field experiment. Genotypes showed different responses to drought stress. In pot experiment some physiological traits showed specific relationship with genotype performance under field condition. In the reproductive stage, drought stress decreased leaf soluble protein from 17.5 to 5 mg.g-1. However, there was no relationship between concentration of total soluble leaf protein and drought tolerance, but increasing of proline and soluble carbohydrates concentration, improved stress tolerance index especially in the vegetative stage. Results showed positive relationship between accumulation of proline and soluble carbohydrates concentration (r = 0.59**), that revealed a common role of these osmolytes in improvement of drought stress tolerance in chickpea genotypes. In the vegetative stage, drought stress increased proline concentration from 0.27 to 2.4 mg.g-1 and soluble carbohydrates from 14 to 16.9 mg.g-1. These results indicated that soluble carbohydrates accumulation had stronger relationship with drought tolerance rather than proline concentration, and soluble carbohydrates had two fold higher osmotic adjustment than proline. It can be concluded that accumulation of soluble carbohydrates is a better index in selection for drought tolerance in chickpea. However, results showed no relationship between SOD activity and stress tolerance in chickpea genotypes.