بررسي تأثير تنش خشكي بر تجمع اسموليت ها، رنگ‌دانه‌هاي فتوسنتزي و رشد چند رقم و لاين ارزن دم روباهي (Setaria italica L.)

Effect of drought stress on osmolyte accumulation, photosynthetic pigment and growth of three Foxtail Millet (Setaria italica L.) species

مقدمه  تنش خشكي از مهم‌ترين فاكتورهاي محدودكننده رشد و توليد گياهان محسوب مي‌شوند و منجر به كاهش بيش از 50 درصدي در ميانگين توليد اكثر محصولات در سرتاسر جهان مي شود. يك استراتژي سودمند به‌منظور اجتناب از وارد آمدن خسارات تنش خشكي به گياهان كاشت گياهان مقاوم به خشكي است. يك پيشنهاد مناسب و متداول استفاده از گياهان چهاركربنه نظير ارزن است كه مقاومت نسبتاً زيادي به كمبود آب دارد. تنش خشكي خصوصيات فيزيولوژيكي و مورفولوژيكي نظير تنظيم‌كننده‌هاي اسمزي، محتوي كلروفيل، ارتفاع بوته و طول خوشه را تحت تأثير قرار مي‌دهد. شناخت مباني فيزيولوژيكي و مورفولوژيكي مقاومت به تنش در اين گياه و ارتباط آن‌ها با عملكرد مي‌تواند كمك زياد به شناخت و توسعه كاشت گياهان مقاوم به خشكي نمايد. هدف از اين آزمايش بررسي تأثير تنش خشكي بر برخي خصوصيات فيزيولوژيكي و مورفولوژيكي در سه رقم ارزن است. مواد و روش‌ها اين تحقيق در مزرعه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه بيرجند در سال زراعي 9392 به‌صورت كرت‌هاي خردشده در قالب بلوك‌هاي كامل تصادفي با چهار تكرار اجرا شد. سطوح مختلف تنش خشكي شامل تأمين 50، 75 و 100 درصد نياز آبي (به ترتيب تنش شديد، تنش متوسط و بدون تنش) به‌عنوان عامل اصلي و ارقام ارزن دم روباهي (شامل رقم باستان و لاين هاي kfm5وkfm20) به‌عنوان عامل فرعي در نظر گرفته شد. اندازه گيري اسموليت ها و رنگ‌دانه‌هاي فتوسنتزي در 30 و 45 روز بعد از اعمال تنش انجام شد. خصوصيات مورفولوژيكي، عملكرد و اجزاي آن در زمان رسيدگي و بلوغ اندازه گيري شد. تجزيه‌وتحليل داده ها با استفاده از نرم‌افزار آماري SAS 9.1و مقايسه ميانگين با استفاده از آزمون توكي در سطح معني داري 5% انجام شد نتايج نتايج نشان داد كه در مراحل مختلف رشد تنش خشكي منجر به افزايش پرولين، كربوهيدرات‌هاي محلول و كاهش رنگ‌دانه‌هاي فتوسنتزي و كارتنوئيدها در مقايسه با تيمار شاهد گرديد. تنش خشكي باعث كاهش ارتفاع بوته، طول ميانگره و طول خوشه، تعداد خوشه در مترمربع، تعداد دانه در خوشه و وزن هزار دانه و عملكرد را در مقايسه با تيمار شاهد كاهش داد ولي تأثيري بر تعداد گره نداشت. بالاترين و كمترين عملكرد دانه 461/88 و 171/08 گرم در مترمربع به ترتيب مربوط به تيمار بدون تنش و تنش شديد بود. اين نتايج دلالت بر آن دارد كه ارتفاع بوته، طول سنبله، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه تأثير مثبت بر عملكرد دانه در ارزن دارد و افزايش آن‌ها باعث افزايش عملكرد دانه شد. بر طبق نتايج بدست آمده كاهش ارتفاع، اسموليت هاي سازگار و كارتنوئيدها مكانيزم هاي سازگاري و مقاومت به خشكي محسوب مي شوند.

Introduction Drought stress is one of the most important factors limiting crop productivity, and reduce crop production more than 50% in the world (Lata et al., 2011). Development of droughtresistant plants can be a useful strategy for avoiding drought induced damages to the crops. Using C4 plants such as foxtail millet is a suitable alternative (Vitkauskaite and Venskaityte, 2011). These plants are known to be resistance to water shortage. Drought stress effect on physiological traits such as Osmotic adjustment, chlorophyll pigmant and morphological trait such as plant height and ear length (Mohammadkhani and Heidari, 2008). Understanding the physiological and morphological basis of drought tolerance and its relation with yield in this plant would possibly contribute greatly to the understanding and planting development of drought resistant plants species. In this regard howeverlittle information is available on millet. So the aim of this study was to evaluate the physiological and morphological traits under drought stress in millet.   Material and methods This study was carried out in Research field of Birjand University in 2014. A splitplot arrangement of treatments in a randomized complete block design with four replications was used. The main factor was drought stress with three levels including 100, 75 and 50 percent of plant water requirement (nonstress control, moderate stress and severe stress respectively) and the subfactor was millet cultivar with three levels (including Bastan, KFM5 and KFM20).. Osmolyte regulated and photosynthesis pigments was measured 30and 45 days after drought stress (Schlegel, 1956; Bates et al., 1973; Sairam and Saxena, 2000). Seed yield and its component and morphological traits were measured after plant maturity. Software SAS software (ver 9.1 windows edition) was used for statistical analysis and means were compared using tukey test.   Results and discussion Results showed that drought stress at different growth stages increased proline content and soluble Carbohydrates and reduced photosynthesis pigment and carotenoid content compared to control treatment. Drought stress also reduced plant height, internode length, ear length, number of ears per square meter, number of grains per ear, seed weight and seed yield compared to control treatment but had no effect on the number of nodes per plant. Highest and lowest seed yield was observed in control treatment(461.88 g.m2) and severe stress (171.08 g.m2) respectively. Reduced height possibly resulted in reduced yield by affecting radiation use efficiency. According these results plant height, ear length, seed number in ear a,d 1000 seed weight have direct effects on seed yield in Foxtail Millet so that their enhancement would result in seed weight improvement.   Conclusions  According to results a reduction in height, osmolyte compatible and carotenoids are Compatibility and drought resistance mechanisms.