تاثیر تنش شوری بر برخی از ویژگی های فیزیولوژیکی مرتبط با انتقال مجدد کربوهیدرات درگندم و بررسی بیان ژن های کلیدی در مسیر متابولیسم فروکتان

تنش شوری یکی از عوامل اصلی محدود کننده عملکرد در گندم است. ارقام متحمل به شوری با تنظیم اسمزی از طریق افزایش غلظت اسمولیت ها به جذب آب ادامه داده و همزمان با پایین نگهداشتن محتوای سدیم و نسبت سدیم به پتاسیم جهت حفظ کارایی فتوسیستم و تداوم فتوسنتز در مقابل شوری پاسخ می دهند. به منظور بررسی تاثیر انتقال مجدد ذخایر ساقه در حفظ عملکرد طی شوری و اهمیت افزایش تولید کربوهیدرات محلول طی تنظیم اسمزی در افزایش سهم انتقال مجدد در پر شدن دانه تحقیق حاضر در دو سال زراعی 1390 و 1391 انجام شد. در سال زراعی اول دو ژنوتیپ 14 و 49، متفاوت از نظر انتقال مجدد، پس از یک غربالگری اولیه برای تحمل شوری، به همراه رقم متحمل بم وحساس قدس تحت شرایط گلخانه مورد کشت قرار گرفتند. اعمال شوری طی دو تیمار جداگانه شوری از مرحله دو برگی (1) و شروع گلدهی (2) با آب آبیاری به ترتیب با هدایت الکتریکی 12 و 15دسی زیمنس بر متر همراه با تیمار شاهد انجام شد. نمونه برداری برای انتقال مجدد از ساقه به تفکیک میانگره ها طی پنج مرحله با فواصل هفت روزه از شروع گلدهی و نمونه برداری برای آزمایشات مولکولی از کل ساقه و طی یک نوبت، برای تیمار شوری (1) در شروع گلدهی و برای تیمار شوری (2) در روز 21 پس از گلدهی انجام گرفت. نمونه برداری فیزیولوژیکی چهار هفته پس از اعمال تنش انجام شد. در سال دوم کشت رقم بم و قدس با دو تیمار شاهد و شوری از مرحله دوبرگی در گلخانه تکرار شد. نمونه برداری برای انتقال مجدد از کل ساقه به تفکیک میانگره ها و نمونه برداری مولکولی از میانگره پنالتیمیت طی پنج مرحله با فواصل ده روز از شروع گلدهی و نمونه برداری فیزیولوژیکی در شروع گلدهی از برگ پرچم انجام شد. آزمایشات بر پایه طرح کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل در سه تکرار بود. نتایج نشان داد در هر دو سال زراعی تحت شرایط تنش بیشترین عملکرد، انتقال مجدد و سهم انتقال مجدد در عملکرد مربوط به رقم بم، بیشترین افت عملکرد مربوط به رقم قدس و بالاترین کارایی انتقال در هر چهار ژنوتیپ مورد بررسی مربوط به پنالتیمیت و میانگره های پایینی بود. از نظر تولید قند محلول، انتقال فروکتان و کارایی انتقال فروکتان نیز در تمام آزمایشات تحت شرایط تنش، رقم بم رتبه اول را داشت. در تنش شوری انتهای فصل بیشترین القای انتقال فروکتان در ژنوتیپ 49 و رقم بم و کمترین انتقال فروکتان در ژنوتیپ 14 صورت گرفت ولی در تیمار شوری از دوبرگی بیشترین القای انتقال فروکتان مربوط به بم بود و سایر ژنوتیپ ها اختلاف معنی داری نداشتند. در بررسی بیان ژن های بیوسنتز کننده فروکتان، ساکارز-ساکارز فروکتوزیل ترانسفراز(1-sst) و ساکارز-فروکتوز فروکتوزیل ترانسفراز(6-sft) در تیمار شوری از دوبرگی، افزایش معنی داری در رقم بم مشاهده شد. بررسی بیان ژن های تجزیه کننده فروکتان نیز در تیمار شوری از شروع گلدهی، افزایش معنی دار فروکتان اگزوهیدرولاز(1-feh) را در رقم بم نشان داد. بر اساس نتایج سال دوم، در تیمار شوری طی تنظیم اسمزی افزایش تولید فروکتان و تجمع فروکتوز و قند کل در رقم بم مشاهده شد که با القای انتقال مجدد تحت تنش همبستگی مثبت داشت. مطالعه روند تغییرات بیان ژن در سال دوم نشان داد در رقم بم، القای تولید فروکتان طی شوری با افزایش بیان ژن 6-sft در شروع گلدهی و افزایش بیان ژن های دخیل درتجزیه فروکتان، 1-feh و اینورتاز واکوئلی(ivr)، طی 20 الی 30 روز پس از گلدهی همراه است. بیان بالاتر ژن ساکارز ترانسپرتر (sut1) در رقم بم نیز نشان داد این رقم طی تنش علاوه بر توانایی بالاتر در تنظیم اسمزی و تولید قندهای محلول و تجزیه فروکتان طی دوره پر شدن دانه، پتانسیل بالایی در انتقال ساکارز حاصل از تجزیه فروکتان به دانه دارد. بر اساس نتایج این تحقیق انتقال ذخایر ساقه در رقم بم مانع از افت شدید عملکرد دانه می گردد ولی رقم قدس با وجودیکه در تیمار شاهد فروکتان بالایی تولید می کند ولی طی شوری در تولید، تجزیه و انتقال فروکتان ناکارامد است. بنابراین پتانسیل انتقال مجدد بالا می تواند وابستگی عملکرد را به فتوسنتز جاری کاهش دهد و در شرایطی که گیاه کارایی فتوسنتز را از دست داده مانع از افت شدید عملکرد گردد. با توجه به تنوع ارقام گندم از نظر توان تولید و انتقال مجدد کربوهیدرات و اهمیت این مکانیزم در حفظ عملکرد طی شوری پیشنهاد می شود در گزینش ارقام برای تحمل شوری این توانایی نیز مورد توجه قرار گیرد.