تحمل به يخ زدگي گونه هاي علف چمني تحت شرايط كنترل شده

Freezing tolerance of grass species under controlled conditions

سابقه و هدف: تنش سرما يكي از مهم ترين عوامل محدود كننده رشد علف هاي چمني در مناطق معتدله است. تحمل به تنش سرما بين گونه ها و جنس هاي مختلف گياهي و مناطق مختلف، متفاوت است. علف-هاي چمني به دليل كاربرد گسترده در زيباسازي فضاهاي سبز، تغذيه دام ها و كنترل فرسايش، از اهميت زيادي برخوردارند. بين گونه هاي مختلف علف هاي چمني نيز تفاوت زيادي از نظر تحمل به سرما مشاهده شده است. پژوهشگران از صفت هاي معتددي از جمله دماي 50 درصد كشندگي، ميزان نشت الكتروليت ها، ارتفاع و سطح برگ گياه براي شناسايي گونه هاي متحمل تر به سرما بهره جسته اند. به‌دليل وجود اطلاعات كم در مورد تحمل به سرماي علف هاي چمني، اين پژوهش با هدف شناسايي گونه هاي متحمل تر علف هاي چمني به تنش سرما با استفاده از برخي صفات فيزيولوژيك و ريخت‌شناسي صورت گرفت. مواد و روش ها: به‌منظور ارزيابي تحمل به يخ زدگي چند گونه علف چمني در شرايط كنترل شده، آزمايشي به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي با سه تكرار در دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد در سال 1388 اجرا شد. تيمارهاي آزمايش شامل شش نوع علف چمني از گونه هاي لوليوم، فستوكا و برموداگراس و 14 دماي يخ زدگي (صفر تا 5/19- با فواصل 5/1 درجه سانتي گراد) بودند. بذرها در اواسط مهرماه در گلدان‌هاي پلاستيكي به قطر 10 سانتي متر كشت شدند. به‌منظور ايجاد خوسرمايي، گياهچه ها تا مرحله 6-4 برگي در محيط طبيعي رشد يافتند. گلدان‌ها، 24 ساعت قبل از تيمار سرما آبياري و سپس به فريزر ترموگراديان منتقل شدند. صفاتي از جمله پايداري غشاي سلولي طوقه و برگ، درصد بقا ، وزن خشك بوته، LT50، RDMT50 و تعداد پنجه مورد ارزيابي قرار گرفتند. يافته ها: تنش يخ زدگي باعث كاهش معني دار درصد بقا علف هاي چمني شد. اغلب علف هاي چمني قادر به تحمل دماي 15- درجه سانتي گراد بودند، ولي با افزايش ميزان سرما درصد بقا آن ها كاهش يافت، به طوري كه، در دماي 5/16- درجه سانتي گراد گياهان كليه گونه‌هاي علف هاي چمني از بين رفتند. با اين وجود، درصد بقا بسته به نمونه هاي مورد مطالعه متفاوت بود، به طوري كه، گياهان نمونه كاليفرنيا و استارلت در دماي 12- درجه سانتي گراد حدود 50 درصد بقا داشتند، در حالي كه، درصد بقا گياهان نمونه فستوكا مسترپيس در اين دما حدود 15 درصد بود. به طور كلي، درصد پايداري غشاي سلولي طوقه بيشتر از برگ بود، به طوري كه، در دماي 5/13- درجه سانتي گراد پايداري غشاي سلولي طوقه بيش از 60 درصد مشاهد شد، اما به هر حال، در دماهاي بيش از 15- درجه سانتي گراد اين شاخص براي هر دو به صفر رسيد. تعداد پنجه و وزن خشك گياهان در پايان دوره بازيافت نيز به‌طور معني داري تحت تاثير تيمارهاي دمايي قرار گرفت و با كاهش دما از ميزان آن ها كاسته شد. همبستگي بسيار معني داري (**98/0-=r) بين دماي كشنده 50 درصد گياهان (LT50) با درصد بقا مشاهده شد. بر اساس شاخص LT50، علف چمني برموداگراس بيشترين و علف چمني پوآ پرانتيس ميدوگراس كمترين ميزان تحمل به سرما را داشتند، در صورتي‌كه، علف چمني فستوكا استارلت براساس دماي كاهنده 50 درصد وزن خشك گياه(RDMT50) ، بيشترين توانايي رشد مجدد در دوره بازيافت را از خود نشان داد. نتيجه گيري: در مجموع، به نظر مي رسد كه شاخص هاي LT 50، RDMT50، درصد بقا و شاخص پايداري غشاي سلولي شاخص هاي مناسبي در تعيين تحمل به تنش يخ زدگي علف هاي چمني باشند. همچنين، بر اساس نتايج، علف هاي چمني برموداگراس و فستوكا استارلت به‌عنوان گونه هاي متحمل به سرما شناخته شدند.

Background and objectives: Cold stress is one of the most important limiting factors for growth and development of grasses in temperate regions. Freezing tolerance is highly different between plant species and between regions. The importance of grasses is due to widespread application in lawn beautifying, animal feeding, and erosion control. There are many differences between grass species in regards to freezing tolerance as well. Researchers have used several traits such as Lethal Temperature 50 percent (LT50), electrolyte leakage, plant height, and leaf area to identify more freezing tolerant plant species. Due to little information exists about freezing tolerance of grasses, this experiment was conducted in order to identify more tolerant species of grasses using some physiological and morphological traits. Materials and methods: In order to evaluate the freezing tolerance of some grass species under controlled conditions, an experiment was conducted at Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, as a completely randomized design using factorial arrangement with three replications in 2009. Treatments were included 14 freezing temperatures (from 0 up to -19.5 with 1.5 ?C intervals) and six grass from Lolium, Festuca, Bromudagrass species. Grass seeds were sown in plastic pots with 10 cm diameter in late September. In order to do cold acclimation, plantlets were grown to 4-6 leaves stage in natural conditions. Pots were irrigated 24 h prior to be transferred to thermogradient freezer. Such traits as crown and leaf membrane stability, survival percentage, dry matter per plant, LT50, RDMT50, and tiller number were evaluated. Results: The results showed that freezing temperature significantly (P < 0.01) reduced survival percentage of grasses. All of the grasses were survived at -15°C, but with decreasing temperature survival percent was reduced, while at -16.5 °C all grasses species died. Nevertheless, survival percentage between genotypes were different, as California and Starlet plants showed 50 percent survival at -12?C, while, survival percentage of Masterpiece plants were less than 15 percent in this temperature. In general, cell membrane stability of crown was higher than leaves and at -13.5 ?C cell membrane stability was higher than 60 percent, but at -15 ?C this index for both of them was zero. With reducing the temperature, no. of tillers and plant dry weight after recovery significantly (P < 0.01) decreased. The correlation between Lethal Temperature 50 (LT50) and survival was negatively significant (r=-0.98**). Based on LT50, Bermudagrass and Poa pratensis had the highest and the lowest survival, respectively. Festuca arundinacea (var. Starlet) showed the highest recovery in regrowth period based on temperature for 50% reduced of plant dry matter (RDMT50). Starlet cultivar also showed the highest membrane stability under freezing temperatures. Conclusion: In overall, it seems that LT50, RDMT50, survival percentage and membrane stability index are suitable indices to determine freezing tolerant of grasses. Based on the results, Bermudagrass and Festuca arundinacea (Starlet cv.) had known as freezing tolerance grass species.