ارزیابی ارقام گندم بهاره تحت تنش خشکی و تجزیه پروتئوم متحمل ترین و حساس ترین آن ها

شناسایی ارقام متحمل به تنش خشکی گندم در ایران، که یکی از کشورهای خشک و نیمه¬خشک جهان محسوب می¬شود، از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. به منظور بررسی واکنش 20 رقم گندم بهاره در شرایط آبیاری کامل (شاهد) و تنش خشکی اعمال شده قبل و بعد از مرحله آبستنی، دو آزمایش جداگانه به صورت کرت¬های خرد شده بر پایه طرح بلوک¬های کامل تصادفی با چهار تکرار در دو سال زراعی 90-1389 و 91-1390 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس صفات نشان داد که بین سطوح تنش و همچنین بین ارقام از نظر تمام صفات در هر دو آزمایش مورد بررسی اختلاف معنی¬داری وجود دارد. تنش باعث کاهش معنی¬دار عملکرد دانه، اجزای عملکرد، ارتفاع و سایر خصوصیات مورفولوژیک گردید. همچنین ارزش خصوصیات فیزیولوژیک در طی تنش کاهش یافت و این کاهش در بین ارقام یکسان نبود. علاوه بر این تحت تنش خشکی مقدار کمّی صفات ریشه¬ای گیاه در جهت مقابله با شرایط کم آبی افزایش یافت و این افزایش در ارقام متحمل¬تر بیشتر بود. از طرف دیگر بررسی ضرایب همبستگی صفات در شرایط تنش و فاقد تنش نشان داد عملکرد دانه بیشترین همبستگی مثبت و معنی¬دار را در بین اجزای عملکرد با تعداد سنبله در بوته دارد. بر طبق نتایج بدست آمده از بررسی پارامترهای ژنتیکی، صفات سطح ویژه برگ، پتانسیل اسمزی، طول سنبله، تعداد پنجه در بوته، تعداد پنجه بارور در بوته و تعداد سنبله در بوته تحت هر دو شرایط شاهد و تنش خشکی و در هر دو آزمایش واریانس ژنتیکی، وراثت¬پذیری و بازده ژنتیکی مطلوبی را نشان دادند که این امر نشاندهنده اثرات افزایشی ژن برای این صفات و دلالت بر این دارد که قسمت عمده¬ای از تنوع فنوتیپی به تنوع ژنتیکی تعلق دارد. نتایج حاصل از تجزیه خوشه¬ای ارقام بر اساس کلی? صفات مورد مطالعه، آن¬ها را در شرایط تنش در هر دو آزمایش در چهار گروه قرار داد. با توجه به گروه¬بندی تجزیه خوشه¬ای، ارقام کویر، نیک¬نژاد، مغان3، دریا و مرودشت که دارای بیشترین ارزش برای اکثر صفات مورد مطالعه بودند در یک گروه قرار گرفتند و می¬توان آنها را به عنوان ارقام متحمل نامید. همچنین رقم بهار در اکثر صفات مورد مطالعه ارزش پایین¬تری از سایر ارقام داشت و می¬توان این رقم را حساس-ترین رقم بشمار آورد. در ضمن ارقام پیشتاز، سپاهان، سیستان و بم بعد از این رقم جزء ارقام حساس مورد مطالعه بودند. مطلوب¬ترین مقادیر شاخص¬های مورد مطالعه متعلق به رقم کویر و نامطلوب¬ترین آن¬ها مربوط به رقم بهار تحت هر دو شرایط تنش خشکی بود. تحلیل همبستگی عملکرد در محیط تنش و بدون تنش با شاخص¬های تحمل به خشکی نشان داد که mp، gmp، sti و hm مناسب¬ترین شاخص¬ها برای انتخاب ارقام گندم بهاره در هر دو آزمایش می¬باشند. با توجه به این شاخص¬ها و عملکرد بالا در دو محیط تنش و بدون تنش و با استفاده از نمودار سه¬بعدی، متحمل¬ترین ارقام کویر، نیک¬نژاد، مغان3، دریا و مرودشت در آزمایش تنش بعد از آبستنی و ارقام کویر، نیک¬نژاد، دریا و مغان3 در آزمایش تنش قبل از آبستنی شناخته شدند. در حالی که حساس¬ترین آن¬ها ارقام بهار، سیوند، پارس و بم در تنش بعد از آبستنی و بهار و پیشتاز در تنش قبل از آبستنی تشخیص داده شدند. نمودار چند متغییره بای پلات نیز نشان داد که ارقام مذکور در مجاورت بردارهای مربوط به بهترین شاخص¬های تحمل به خشکی یعنیmp، gmp، sti و hm قرار دارند. در مجموع بر طبق نتایج حاصل از آزمایش¬های قبلی دو رقم کویر و بهار بترتیب بعنوان متحمل¬ترین و حساس¬ترین ارقام جهت تجزیه پروتئوم انتخاب شدند. تجزیه پروتئوم از طریق الکتروفورز دوبعدی و رنگ¬آمیزی آبی کوماسی انجام شد و بعد از کمی کردن لکه¬ها توسط نرم¬افزار، منجر به شناسایی تعداد 20 لکه پروتئینی تکرارپذیر دارای تفاوت معنی¬دار بین شرایط شاهد و تنش خشکی در رقم کویر و تعداد 86 لکه پروتئینی دارای تفاوت معنی¬دار بین شرایط شاهد و تنش خشکی در رقم بهار شد. با استفاده از روش maldi-tof تعداد 18 عدد از لکه¬ها در رقم کویر و 84 عدد آنها در رقم بهار شناسایی شدند. بعد از تشخیص پروتئین¬های دارای تغییر بیان تحت تنش، نوع فعالیت آنها و نحوه عمل این پروتئین¬ها در سلول مشخص شد. در مجموع کلیه¬ پروتئین¬های دارای تغییر بیان معنی¬دار مربوط به رقم کویر در شش گروه عملکردی تفکیک شدند. تعداد گروه¬های عملکردی پروتئین¬ها در رقم بهار تنوع بیشتری داشت و در 11 گروه عملکردی قرار گرفتند، در حالی که در این رقم نیز مانند رقم کویر بیشترین درصد پروتئین¬ها مربوط به چرخه کالوین، واکنش نوری فتوسنتز، اسمیلاسیون نیتروژن و انتقال پروتون بودند. تعداد 10 پروتئین بین دو رقم مشترک بودند که پروتئین¬های دخیل در واکنش نوری و چرخه کالوین در هر دو رقم بیشترین تغییرات را نشان دادند و به نظر می¬رسد که رقم حساس بهار بدلیل کاهش بیان بیشتر پروتئین¬ها و تعداد بیشتر پروتئین¬های تحت تأثیر قرار گرفته تحت تنش، عملکرد کمتری دارد. در مجموع نتایج نشان داد که حفظ کارایی فتوسنتز تحت تنش از اهمیت بالایی برخوردار است.