رابطه ایزوتوپ‌های پایدار کربن با کارایی مصرف آب در چغندرقند در شرایط تنش و بدون‌تنش خشکی

نوع مقاله: کامل علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 استاد دپارتمان علوم گیاهی، دانشگاه کمبریج ، انگلستان.

3 دانشیار ایستگاه تحقیقات چغندرقند برومز بارن، انگلستان.

چکیده

بهبود کارایی مصرف آب زمانی به یک هدف به نژادی تبدیل شد که معلوم گردید این صفت با نسبت ایزوتوپ‏های پایدار کربن رابطه دارد. در مطالعه حاضر که در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با چهار تکرار در ایستگاه تحقیقات برومز بارن انگلستان در شرایط تنش (جلوگیری از دریافت آب باران با پوشاندن سطح منطقه آزمایش بوسیله تونل‏های پلاستیکی بزرگ از دو ماه بعد از کاشت تا زمان برداشت) و بدون تنش خشکی (آب باران به اضافه آبیاری بارانی تکمیلی) بر روی  شش رقم چغندرقند در سال اول و 14 رقم در سال دوم انجام شد، تنوع ژنتیکی در میزان مصرف آب، عملکرد، کارایی مصرف آب، تبعیض ایزوتوپ‏های کربن)که اصطلاحاً  یا دلتا نامیده می‏شود (و صفات مرتبط با آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ارقام از نظر کارایی مصرف آب و حساسیت به تنش آبی در سطح احتمال پنج درصد با یکدیگر تفاوت معنی‏دار دارند اما این تنوع رابطه‏ای با اندازه‏گیری‏های انجام شده بر روی تبادلات گازی نداشت. تغییرات قابل ملاحظه‏ای که در دلتا به‏ویژه در بافت برگ مشاهده شد با کارایی مصرف آب رابطه معکوس داشت و این موضوع نشان می‏دهد که تنوع ژنتیکی موجود برای کارایی مصرف آب را می‏توان به طور غیرمستقیم با اندازه‏گیری ترکیب ایزوتوپی بافت‏های گیاهی به‏ویژه برگ تعیین کرد. از آن‏جایی که تغییرات دلتا و بنابراین کارایی مصرف آب ممکن است ناشی از هدایت روزنه‏ای، توان فتوسنتزی گیاه یا هر دو باشد لذا صفات مربوط به هدایت روزنه‏ای(میزان خاکستر برگ و دمای کانوپی) و ظرفیت فتوسنتزی(میزان کلروفیل و وزن ویژه برگ) نیز اندازه‏گیری شد. در این میان، فقط وزن ویژه برگ همبستگی بالایی با دلتا داشت .(r= 0.77, P<0.01) این امر نشان می‏دهد که در مراحل اولیه برنامه‏های به نژادی می‏توان از وزن ویژه برگ به عنوان یک جایگزین مناسب دلتا برای غربال اولیه ژنوتیپ‏ها از نظر کارایی مصرف آب استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relationship of carbon stable isotopes with water use efficiency in sugar beet under well-watered and drought conditions

نویسندگان [English]

  • A. Rajabi 1
  • H. Griffiths 2
  • E.S. Ober 3
1 Assistant Professor of Sugar Beet Seed Institute (SBSI) - Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
2 Professor of Department of Plant Sciences, University of Cambridge, UK.
3 Associate professor of Broom’s Barn Research Station, Bury St. Edmunds, UK.
چکیده [English]

Water use efficiency (WUE, the ratio of total dry matter to water use) became a breeding target only when it was found that carbon stable isotopes were inversely related to WUE. The current study conducted under well-watered and drought conditions in the field over two years at Broom’s Barn Research Station, UK, was undertaken to investigate the extent of genotypic differences for water use, yield, WUE, carbon isotope discrimination (Delta), and the associated traits. The results indicated that the varieties differed in WUE and sensitivity to water deficit stress at 5% probability level. However, this variation was not related to gas exchange characteristics. Variation in Delta as measured on leaf tissues was negatively correlated with WUE indicating that genetic variation in WUE could be indirectly exploited by measuring carbon isotope composition in plant organs, especially in leaf tissues. As variation in Delta and hence WUE may arise from variation in stomatal conductance, photosynthetic capacity or both, the traits theoretically associated with stomatal conductance (leaf ash content and canopy temperature) and photosynthetic capacity (chlorophyll content and specific leaf weight) were measured among which only specific leaf weight (leaf dry weight per unit area) was significantly associated with Delta (r= 0.77, P<0.01). This indicates that specific leaf weight could be used when there are not enough resources to use Delta directly and as an initial screening tool to cull the inferior genotypes in the early phases of breeding programmes aimed at improving WUE. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon isotope 13C
  • Drought Stress
  • sugar beet
  • Specific leaf weight
  • Stomatal conductance
  • Water use efficiency