پایان نامه حاضر، حاصل پ‍ژوهشهاي نگارنده در دورهي كارشناسي ارشد رشتهي زراعت و اصلاح نباتات گرايش اصلاح نباتات است كه درمهرماه سال 1393 در دانشكدهي کشاورزی دانشگاه یاسوج به راهنمايي جناب آقاي دكتر مسعود دهداری و مشاورهي جناب آقاي دكتر رضا امیری فهلیانی از آن دفاع شده است و كليهي حقوق مادي و معنوي آن متعلق به دانشگاه ياسوج است.

تقدیم به پدر و مادر و همسر عزیزم که با گذشت و فداکاریشان در تمام دوران تحصیل دانشگاهیم، مشوق من در آموختن علم و هنر بودند.
سپاسگذاری
ضمن سپاس و ستایش به درگاه ایزد منان که به من توانایی داد که با استعانت از او بتوانم این پژوهش را انجام دهم، بر خود لازم می بینم از دلگرمی و تشویق اساتید و دوستان که در نگارش این مجموعه مرا یاری نمودند، قدردانی نمایم.
ابتدا از استاد گرانقدرم جناب آقای دکتر دهداری که زحمت راهنمایی این پایان نامه را بر عهده داشتند، کمال سپاس را دارم.
از استاد عالی قدرم جناب آقای دکتر امیری فهلیانی که زحمت مشاوره این پایان نامه را متحمل شدند، صمیمانه تشکر می کنم.
از اساتید محترم جناب آقای دکتر معصومیاصل و جناب آقای دکتر موحدی که زحمت داوری این پایان نامه را متقبل شدند را نهایت تشکر و قدردانی را دارم.
سپاس آخر را به مهربانترین همراهان زندگیم، به پدر، مادر و همسر عزیزم تقدیم می کنم که حضورشان در فضای زندگیم مصداق بی ریای سخاوت بوده است.
دانشکده کشاورزی
گروه زراعت و اصلاح نباتات
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته کشاورزی گرایش اصلاح نباتات
ارزیابی تحمل به شوری ارقام مختلف سورگوم در مرحله‌ گیاهچه‌ای و ارتباط آن با نشانگر‌های مولکولیSSR
استاد راهنما:
دکتر مسعود دهداری
استاد مشاور:
دکتر رضا امیری فهلیانی
پژوهشگر:
صغری خرمی‌پور
مهرماه 1393
ارزیابی تحمل به شوری ارقام مختلف سورگوم در مرحله‌ گیاهچه‌ای و ارتباط آن با نشانگر‌های مولکولیSSR
به وسیله‌ی:
صغری خرمی‌پور
پایان نامه
ارائه شده به تحصیلات تکمیلی دانشگاه به عنوان بخشی از فعالیت‌های تحصیلی لازم برای اخذ درجه‌ی
کارشناسی ارشد
در رشته‌ی
اصلاح نباتات
در تاریخ 5/7/93 توسط هیئت داوران زیر بررسی و با درجه عالی به تصویب رسید.
1- استاد راهنما: دکتر مسعود دهداری با مرتبه علمي استاديار…………………………………………………………….. امضاء
2- استاد مشاور: دکتر رضا امیری فهلیانی با مرتبه علمي استاديار………………………………………………………… امضا
3- استاد داور: دکتر اسد معصومی اصل با مرتبه علمي استاديار …………………………………………………………..امضاء
4- استاد داور: دکتر محسن موحدی با مرتبه علمي استاديار………………………………………………………………..امضاء
5- نماینده تحصیلات تکمیلی دانشگاه: دکتر ابراهیم ادهمی ……………………………………………………………امضاء
مهرماه 1393
نام: صغری نام خانوادگی:خرمی‌پور
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته و گرایش: کشاورزی- اصلاح نباتات
استاد راهنما: دکتر مسعود دهداری تاریخ دفاع: 5/7/93
ارزیابی تحمل به شوری ارقام مختلف سورگوم در مرحله‌ گیاهچه‌ای و ارتباط آن با نشانگر‌های مولکولیSSR
چکیده

تنش شوری پس از تنش خشکی، دومین عامل محدود کننده عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهانی است. سورگوم بر اساس تقسيم‌‌‌‌‌‌بندي گياهان از نظر تحمل به تنش شوري، در كلاس نيمه‌متحمل قرار می‌گیرد و آستانه تحمل به شوری آن 9/4 تا 8/6 دسی‌زیمنس بر متر است. در مرحله رویشی و مراحل اولیه زایشی، بسیارحساس بوده در حالی که در دوره گلدهی و مرحله پر شدن دانه به ترتیب کمترین حساسیت را به تنش شوری دارند. به منظور شناسایی ارقام متحمل به شوری در سورگوم (در مرحله گیاهچه‌ای) و یافتن نشانگر مولکولی SSRمرتبط با ویژگی‌های تحمل به شوری، این پژوهش در دو آزمایش جداگانه به شرح زیر انجام شد. آزمایش اول به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با 3 تکرار اجرا گردید. فاکتور اول شامل تنش شوری در 4 سطح شاهد (محلول هوگلند)، 5، 10 و 20 دسی‌زیمنس بر متر و فاکتور دوم شامل 10 ژنوتیپ سورگوم (Sor834، Sor1003، Sor1009، Sor1011، Sor857، Sor808، Sor1006، MTS، LTS و HTS) بودند. 20 روز بعد از اعمال تیمارهای شوری وزن خشک ریشه، وزن خشک برگ، طول ساقه، سطح برگ، محتوای پرولین ، قند محلول، سدیم، پتاسیم، منیزیم و کلسیم برگ اندازه‌گیری شدند. برهمکنش شوری و ژنوتیپ برای تمامی صفات در سطح 1 درصد معنی‌دار شد. در شرایط تنش شوری همبستگی فنوتیپی مثبت و معنیداری در سطح احتمال یک درصد بین وزن خشک برگ با میزان پتاسیم وجود داشت. همبستگی ژنتیکی بین کلسیم با پتاسیم برگ منفی و معنی‌دار و با میزان پرولین و قند مثبت و معنی‌دار بود. وزن خشک برگ بیشترین همبستگی ژنتیکی و فنوتیپی مثبت و معنی‌دار را با پتاسیم برگ در شرایط تنش شوری داشت. گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها بر اساس نمودار سه بعدی Yp، Ys و STI ژنوتیپ‌های Sor834، Sor1011، Sor1006 و Sor857 را برای کشت در شرایط شور و غیرشور نشان داد، که با در نظر گرفتن سایر ویژگی‌ها، در مجموع می‌توان ژنوتیپ Sor834 را به عنوان یک ژنوتیپ متحمل به شوری در مرحله گیاهچه‌ای معرفی نمود. نتایج حاصل از شدت تنش نشان داد که صفت نسبت سدیم به پتاسیم با مقدار 96/0 بیشترین تأثیر را از تنش شوری پذیرفت. در آزمایش دوم از 10 جفت آغازگر ریزماهواره‌ای برای بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های سورگوم استفاده شد. بعد از استخراج DNA و تکثیر قطعات با استفاده از آغازگرهای SSR، نوارهای حاصله امتیازبندی شد. و تجزیه‌های آماری صورت پذیرفت. متوسط محتوای اطلاعات چند شکلی (PIC) برای آغازگرهای مورد ارزیابی برابر 48/0 بود و میانگین هتروزیگوسیتی مشاهده شده و مورد انتظار برای تمامی آغازگرها به ترتیب 29/0 و 39/0 محاسبه شد. تجزیه خوشه‌ای بر اساس داده‌های مولکولی با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA، ارقام سورگوم را در 4 گروه اصلی قرار داد. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی، دو مولفه اول یعنی PCA1 و PCA2 به ترتیب 08/50 و 08/10 (مجموعاً 15/60%) از واریانس کل را توجیه کردند. یعنی نشانگرهای SSR مورد استفاده دارای توزیع نسبتاً مناسبی در سطح ژنوم بوده‌اند. نتایج حاصل از رگرسیون لجستیک دو تایی حاکی از پیوستگی احتمالی بین الل‌های ALL1-P6 و ALL2-P8 با صفات شاخص تحمل به تنش و وزن خشک برگ بودند، که در صورت تأیید نهایی، می‌توان از آنها برای غربال ژنوتیپ‌های متحمل به شوری بهره جست.
کلمات کلیدی: تجزیه لجستیک، شوری، سورگوم، نشانگر SSR

فهرست مطالب

عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1-.اهمیت سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
1-2-.اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3
1-3-.فرض‌های تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3
فصل دوم: مروری بر پژوهش‌های انجام شده
2-1- سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4
2-2- گیاهشناسی سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4
2-3-موارد مصرف سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4
2-4- تنش‌های محیطی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5
2-5- تنش شوری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5
2-5-1- طبقه‌بندی خاک‌ها بر اساس هدایت الکتریکی……………………………………………………………………………………………………….6
2-5- 2-واکنش گیاهان به تنش شوری………………………………………………………………………………………………………………………………..6
2-5-3- واکنش گیاهان به یون‌های ویژه……………………………………………………………………………………………………………………………..8
2-5-3-1- واکنش گیاهان به یون‌های سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم……………………………………………………………………………8
2-5- 4-اثر شوری بر پرولین برگ……………………………………………………………………………………………………………………………………..10
2-5-6- اثر شوری بر قندهای محلول گیاه…………………………………………………………………………………………………………………………10
2-5- 7-اثر تنش شوری بر صفات رویشی گیاه………………………………………………………………………………………………………………….11
2-5-7-1- سطح برگ و طول ساقه……………………………………………………………………………………………………………………………………11
2-5-8- گروه‌بندی گیاهان از نظر تحمل به شوری……………………………………………………………………………………………………………12
2-6- اهمیت تنوع ژنتیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………….13
2-7- نشانگرهای ژنتیکی و انواع آن……………………………………………………………………………………………………………………………………14
2-7-1- نشانگرهای ظاهری………………………………………………………………………………………………………………………………………………..14
2-7-2- نشانگرهای مولکولی………………………………………………………………………………………………………………………………………………15
2-7-2-1- نشانگرهای پروتئینی………………………………………………………………………………………………………………………………………..15
2-7-2-2- نشانگرهای DNA……………………………………………………………………………………………………………………………………………..15
2-7-2-3- نشانگرهای ریزماهواره……………………………………………………………………………………………………………………………………..16
2-8- شاخص‌های مهم در مطالعه تنوع ژنتیکی مولکولی………………………………………………………………………………………………….17
2-9-مروری بر پژوهش‌های انجام شده با نشانگر SSR. …………………………………………………………………………………………………….18
فصل سوم: مواد و روش‌ها
3-1- زمان و موقعیت آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………………………………….19
3-2- آزمایش اول: بررسی تحمل به شوری در مرحله‌ گیاهچه‌ای…………………………………………………………………………………….19
3-2- 1- مشخصات تیمارهای آزمایشی و ژنوتیپ‌های مورد بررسی…………………………………………………………………………………19
3-3- روش اجرای آزمایش ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..19
3-4- فرمول غذایی هوگلند………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20
3-5- روش‌های نمونه‌برداری و اندازه‌گیری صفات مورد بررسی………………………………………………………………………………………..21
3-5-1- اندازه‌گیری سطح برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………….21
3-5-2- اندازه‌گیری وزن خشک برگ………………………………………………………………………………………………………………………………..21
3- 5-3- اندازه‌گیری پرولین و قندهای محلول کل…………………………………………………………………………………………………………..21
3-5-3-1- تهیه عصاره الکلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….21
3-5-3-2-اندازه‌گیری پرولین…………………………………………………………………………………………………………………………………………….22
3-5-3-3-اندازه‌گیری قندهای محلول کل((TSS…………………………………………………………………………………………………………….23
3- 5-4- مواد معدنی برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….24
3-5-4-1- طرز تهیه استاندارد پتاسیم………………………………………………………………………………………………………………………………24
3-5-4-2- طرز تهیه استاندارد سدیم………………………………………………………………………………………………………………………………..24
3-5-5-تجزیه و تحلیل داده‌های آزمایش اول……………………………………………………………………………………………………………………25
3-6-آزمایش دوم: بررسی تنوع ژنتیکی به کمک نشانگرSSR…………………………………………………………………………………………..26
3-6- 1- استخراج DNA ژنومی از نمونه‌های گیاهی مورد بررسی………………………………………………………………………………….26
3-6-2-بررسی کیفیت و کمیت DNA…………………………………………………………………………………………………………………………….27
3-6- 2-1-بررسی کمیت DNA به روش اسپکتروفتومتری …………………………………………………………………………………………..27
3-7-PCR…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..28
3-7-1- الگوی دمایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………30
3-7-2- امتیازبندی داده‌های مولکولی و تجزیه و تحلیل‌های آماری آن‌ها……………………………………………………………………….30
3-7-2-1- محتوای اطلاعات چندشکلی……………………………………………………………………………………………………………………………31
3-7-2-2- محاسبه تعداد آلل مشاهده شده (Na) و تعداد آلل مؤثر (Ne)……………………………………………………………………31
3-7-2-3- محاسبه تنوع ژنوتیپی………………………………………………………………………………………………………………………………………31
3-7-2-4- تجزیه خوشه‌ای…………………………………………………………………………………………………………………………………………………31
3-7 -2-5- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA)………………………………………………………………………………………………………………..31
فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادها
4-1-آزمایش اول: تجزیه و تحلیل مشاهدات در مرحله گیاهچهای…………………………………………………………………………………..32
4-1-1-آمار توصیفی برآورد اجزاء واریانس، دامنه تغییرات، ضرایب تنوع و توارثپذیری عمومی صفات مورد بررسی….32
4-1-2- تأثیر شوری بر صفات مورفولوژیکی ارقام مختلف سورگوم………………………………………………………………………………….34
4-1-2- 1-طول ساقه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34
4-1-2-2-سطح برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….35
4-1-2- 3-وزن خشک برگ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….35
4-1-2-4- وزن خشک ریشه………………………………………………………………………………………………………………………………………………36
4-1-3-تأثیر شوری بر صفات فیزیولوژیک(پرولین و قندهای محلول) در ارقام مختلف سورگوم…………………………………….38
4-1-3-1- غاظت پرولین برگ…………………………………………………………………………………………………………………………………………..38
4-1-3-2- غلظت قندهای محلول……………………………………………………………………………………………………………………………………..39
4-1-4-بررسی تغییرات عناصر معدنی ارقام مختلف سورگوم تحت تنش شوری……………………………………………………………..41
4-1-4-1- تأثیر شوری بر میزان پتاسیم…………………………………………. ………………………………………………………………………………41
4-1-4-2- میزان کلسیم …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42
4-1-4-3-میزان منیزیم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………43
4-1-4-4- تأثیر شوری بر میزان سدیم برگ…………………………………………………………………………………………………………………….43
4-1-4-5- تأثیر شوری بر میزان نسبت سدیم به پتاسیم…………………………………………………………………………………………………44
4-1-5-همبستگی ژنتیکی و فنوتیپی بین صفات………………………………………………………………………………………………………………46
4-1-6-.گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها در شرایط تنش و بدون تنش با استفاده از شاخص STI …………………………………………………48
4-2-آزمایش دوم: بررسی چندشکلی با استفاده از نشانگرهای SSR………………………………………………………………………………50
2-4-1- گروهبندی ژنوتیپ‌ها بر اساس داده‌های SSR……………………………………………………………………………………………………53
4-2-2- نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی…………………………………………………………………………………………………………..54
4-3- ارتباط بین نشانگر‌های مولکولی و ویژگی‌های اندازه‌گیری شده در مرحله گیاهچه‌ای…………………………………………….56
4-4- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..59
4-5- پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….59
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………61
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول 3-1- مشخصات ژنوتیپ‌های سورگوم مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………….19
جدول 3-2- طرز تهیه محلول نیم هوگلند……………………………………………………………………………………………………………………….20
جدول 3-3- جم محلول مادری و آب دو بار تقطیر مورد نیاز جهت تهیه استانداردهای پرولین با غلظت‌های مشخص ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23
جدول 3-4- فهرست آغازگرهای استفاده شده و توالی آنها……………………………………………………………………………………………….29
جدول 3-5- الگوی دمای PCR در آزمایش……………………………………………………………………………………………………………………..29
جدول 4-1- آمار توصیفی، برآورد ضرایب تنوع فنوتیپی، ژنوتیپی و توارثپذیری عمومی برای صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک در شرایط تنش و بدون تنش…………………………………………………………………………………………………………………………..33
جدول 4-2- میانگین مربعات منابع تغییر براب پارامترهای ظاهری اندازه‌گیری شده در ارقام سورگوم ……………………..36
جدول 4-3- میانگین مربعات حاصل از برشدهی سطوح مختلف شوری برای پارامترهای ظاهری اندازهگیری شده در ارقام مختلف سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..36
جدول 4-4- مقایسه میانگین ارقام برای صفات ظاهری اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری……………………………….37
جدول 4-5- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس برای صفات پرولین برگ و قندهای محلول در ارقام سورگوم…..39
جدول 4-6- میانگین مربعات حاصل از برشدهی سطوح مختلف شوری برای پارامترهای پرولین و قندهای محلول در ارقام مختلف سورگوم….. ………..40
جدول 4-7- مقایسه میانگین ارقام برای صفات پرولین و قندهای محلول در سطوح مختلف شوری………………………………40
جدول 4-8- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در ارقام مختلف سورگوم…44
جدول 4-9- میانگین مربعات حاصل از برشدهی سطوح مختلف شوری برای عناصر معدنی اندازهگیری شده در ارقام مختلف سورگوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………45
جدول 4-10- مقایسه میانگین ارقام برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری………………………………45
جدول 4-11- ضرایب همبستگی فنوتیپی (بالای قطر) و ژنتیکی (زیر قطر ) صفات در شرایط تنش شوری………………. 47
جدول 4-12- ضرایب همبستگی فنوتیپی (بالای قطر) و ژنتیکی (پایین قطر) صفات در شرایط عدم تنش …………48
جدول 4-13- شاخص‌هاي تنوع ژنتیکی به‌دست آمده در ژنوتیپ‌های سورگوم با استفاده از 7 نشانگر SSR…………….. 53
جدول 4-14- ماتریس تشابه برای تجزیه داده‌های مولکولی……………………………………………………………………………………………..53
جدول 4-15- مقادیر مؤلفه‌های اصلی برای بخش مولکولی ………………………………………………… …………………………………………55
جدول 4-16- ضرایب تأثیر B در تجزیه لجستیک دوتایی بین صفات گیاه سورگوم و آلل‌های SSR در شرایط تنش………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………….57
جدول 4-17- ضرایب تأثیر B در تجزیه لجستیک دوتایی بین صفات گیاه سورگوم و آلل‌های SSR در شرایط بدون تنش……………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………58
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 4-1-گروهبندی ژنوتیپهای سورگوم با استفاده از نمودار سه بعدی STI، Yp و Ys…………………………………………..50
شکل 4-2- الگوی باند آغازگر XTxp258 با 10 رقم سورگوم و DNA Ladder 50bp RTU………………………………52
شکل-4- 3- گرهبندی ارقام سورگوم مورد مطالعه بر اساس مشاهدات مولکولی نشانگرSSR به روش UPGMA…..54
شکل4-4- نمودار پراکنش ژنوتیپ‌های سورگوم به‌وسیله دو مؤلفه اول بر اساس مشاهدات نشانگرهای SSR …………….55
فهرست ضمیمه‌ها
عنوان صفحه
ضمیمه 1- طرز ساختن محلول‌ها
طرز ساختن محلول اتیلن دیامین تترا استیک اسید (EDTA) یک مولار………………………………………………………………………73
طرز ساختن بافر تریس بورات اتیلن دیامین تترا استیک اسید (TBE)……………………………………………………………………………73
طرز ساختن بافر CTAB…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..73
ضمیمه 2- جداول مقایسه میانگین ارقام
جدول 6-1- مقایسه میانگین ارقام برای صفات ظاهری اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری……………………………….74
جدول 6-2- مقایسه میانگین ارقام برای صفات پرولین و قندهای محلول در سطوح مختلف شوری………………………………75
جدول 6-3- مقایسه میانگین ارقام برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری…………………………………76
فصل اول
مقدمه و هدف
1-1- اهمیت سورگوم
سورگوم با نام علمي(Sorghum bicolor L.) ، گياهي است از گروه C4، يك ساله كه از خانواده‌ی غلات می‌باشد(دوگت،1 1970). سورگوم گياهي است كم توقع و پر محصول كه حتي در زمينهاي فقير از نظر عناصر غذايي و يا شور و قليايي كشت مي‌گردد، به طوري كه از نظر استقامت و قناعت از آن به عنوان شتر گياهي نام مي‌برند (کریمی، 1996). همچنین گياهي است روز کوتاه، عموماً يکساله، که از قرن‌ها قبل توسط بومي‌هاي آفريقا، خاور نزديک و خاورميانه مورد کشت و کار قرار مي‌گرفته است. سورگوم از نظر ميزان توليد در بين غلات در درجه پنجم اهميت بعد از گندم، برنج، ذرت و جو قرار دارد (امام، 1386). سورگوم غله‌ اصلي در آفريقا، هند، قسمت‌هايي از چين، آمريکاي مرکزي و جنوبي، استراليا، آرژانتين و مکزيک مي‌باشد. عملکرد دانه آن بسته به شرايط آب و هوايي بسيار متفاوت بوده به‌طوري که بين 3000-300 کيلوگرم در هکتار در بعضي از منابع ذکر گرديده است. توزيع گونه‌هاي خويشاوند سورگوم زراعي در آفريقا بيانگر اهلي و زراعي شدن اين محصول در اين قاره است. سورگوم به عنوان غذاي اصلي در بسياري از کشورهاي با اقليم گرم مصرف مي‌شود. به‌علاوه از سورگوم براي توليد نشاسته، الکل، قند، دکستروز و روغن خوراکي نيز استفاده مي‌شود. دانه‌هاي سورگوم به صورت مکمل‌هاي غذايي و تهيه کنسانتره دام و طيور بکار رفته و ساقه و برگ آن نيز جهت تغذيه چهارپايان، تهيه مواد ساختماني و به عنوان سوخت استفاده مي‌گردد (امام، 1386). به طور کلی تنش‌‌‌‌های محیطی از عوامل مهم محدود کننده عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهانی هستند. تنش‌های محیطی با تأثیر بر فرایندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گیاه، باعث کاهش عملکرد گیاه زراعی و در موارد شدیدتر حتی باعث مرگ گیاه می‌گردند. در میان تنشهای غیر زنده، تنش شوری پس از تنش خشکی، دومین عامل محدود کننده عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهانی است. بیش از 6 درصد از کل اراضی جهان و قریب به پنجاه درصد از اراضی آبی دنیا دارای مشکل شوری هستند (فلور2 و همکاران، 1997). یکی از مهمترین مشکلات کشاورزی ایران شوری اراضی است. حدود 10 درصد خاک‌های ایران را خاک‌های شور و سدیمی تشکیل می‌دهند. که پیدایش آنها ممکن است طبیعی بوده، یا به واسطه‌ی توسعه آبیاری و تشدید استفاده از آب همراه با سرعت تبخیر بالا و فعالیت بشری تسریع شود (آبرول3 و همکاران، 1988). پاسخ گیاهان به تنش شوری متفاوت بوده و به میزان سمیت و پتانسیل اسمزی نمک و مدت زمان تنش بستگی دارد (کومبا 4و همکاران، 1998). تنش شوری عاملی است که به طور جدی تولید محصولات زراعی را در مناطق مختلف از جمله مناطق خشک و نیمه خشک محدود می‌کند. مساله شوري در اغلب مناطق مورد كشت سورگوم در دنيا مطرح است (تیلور 5و همکاران، 1975). سورگوم بر اساس تقسيم‌‌‌‌‌‌بندي گياهان از نظر تحمل به تنش شوري، در كلاس نيمه‌متحمل قرار می‌گیرد و آستانه تحمل به شوری آن 9/4 تا 8/6 دسی‌زیمنس بر متر است. اما در بين ارقام يك گونه زراعي، تحمل به تنش شوري مي‌تواند بسیار متفاوت باشد. آثار شوری روی گیاه سورگوم در مراحل مختلف متفاوت است. سورگوم در مرحله رویشی و مراحل اولیه زایشی، بسیارحساس بوده در حالی که در دوره گلدهی و مرحله پر شدن دانه به ترتیب کمترین حساسیت را به تنش شوری دارد. شوری در برخی مواقع روی زمان مراحل رشد گیاهی برخی از غلات تأثیر می‌گذارد، به گونه‌ای که جوانه‌زنی، ظهور خوشه‌ها و گلدهی زودتر اتفاق می‌افتد. این واکنش برای گیاهان گندم، سورگوم و یولاف گزارش شده است (میر محمدی میبدی و قره‌یاضی، 1381). امروزه از نشانگرهای مولکولی به عنوان ابزاری مناسب و مکمل روش‌های کلاسیک برای مکان‌یابی و شناسایی ژن‌های کنترل کننده صفات کمی و برنامه‌های گزینش استفاده می‌شود. شناسایی نشانگرهای مولکولی پیوسته با ژن مورد نظر و مکان یابی آن بر روی کروموزوم یک هدف مهم در اصلاحنباتات برای همسانه‌سازی ژن‌ها و گزینش به کمک نشانگر است (آریف6، 2002). کاربرد روش‌های مولکولی می‌تواند اطلاعات مفیدی را در رابطه با مسائل مربوط به ویژگی‌های تنوع ژنتیکی از قبیل شناخت و اندازه‌گیری تفاوت‌های ترکیبات ژنتیکی، میزان شباهت آنها، میزان و علت تنوع و روابط خویشاوندی بین آنها در اختیار قرار دهد. تنوع می‌تواند در سطح گونه، جمعیت و داخل جمعت (افراد) مورد بررسی قرار گیرند (باقری و همکاران، 1380). میزان چند شکلی، یکی از ویژگی‌های مهم هر نشانگر می‌باشد که اهمیت نسبی آنرا بیان می‌نماید بعلاوه سودمندی یک نشانگر به تعداد آلل‌ها و فراوانی آنها مربوط می‌شود. از سوی دیگر فراوانی‌های آللی نشان‌دهنده ساختار ژنتیکی جوامع هستند. به طور کلی هر گونه علامت یا نشانه‌ای که، بیانگر حضور یا عدم حضور یک صفت و یا یک ویژگی خاص در گیاهی باشد را اصطلاحا نشانگر می‌نامند. باید توجه داشت که هر نشانگر مورد استفاده در اصلاح نباتات، باید دارای دو ویژگی باشد. یکی اینکه در بین افراد جمعیت به صورت مختلف یا متفاوت (چند شکلی) دیده شود و دوم اینکه، منشأ ژنتیکی داشته و قابلیت انتقال از نسلی به نسل دیگر را داشته باشد. نشانگر مولکولی ریز ماهواره یا توالی‌های تکراری ساده SSR)) شامل توالی دو گانه تکراری کوتاهی (6-2 جفت باز) از DNA هستند (محمدی و همکاران، 1389). نشانگر‌های ریزماهواره به علت چند شکلی بالا، ماهیت هم‌بارز، ارزیابی آسان و تکرار پذیری بالا به عنوان نشانگر‌های متداول برای مکان‌یابی ژن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نشانگر‌ها علاوه بر برخوردار بودن از مزایایی چون فراوانی زیاد و چندشکلی بالا، دارای توزیع یکنواختی بر روی ژنوم بوده و جایگاه کروموزومی آن‌ها بر روی نقشه‌های ژنتیکی مشخص گردیده است. در گیاهان خانواده چلیپاییان استفاده از این نشانگر‌ها گسترش زیادی پیدا کرده است (آچاریا 7و همکاران ، 1983). با وجود شور بودن مناطق وسيعي از ايران و سازگار بودن اين گياه به شرايط شوری، تحقيقات اندکي در خصوص جنبه‌هاي به نژادی آن در کشور انجام گرفته است و با توجه به اينکه سورگوم گياهي کم توقع مي‌باشد و همچنین نظر به اينکه گزارشی در مورد بررسی تحمل به شوری اين گياه در استان کهگيلويه و بويراحمد در دسترس نيست، این آزمایش با هدف شناسایی بهترین ارقام متحمل به شوری و یافتن نشانگر مولکولی SSR مرتبط با ویژگی‌های تحمل به شوری در این گیاه در مرحله‌ گیاهچه‌ای، انجام شد.

1-2- اهداف تحقیق
تعیین بهترین رقم سورگوم از نظر تحمل به شوری در مرحله گیاهچه‌ای
تعیین تنوع ژنتیکی ارقام سورگوم با استفاده از نشانگر‌های SSR
یافتن نشانگر مولکولی SSR مرتبط با تحمل یا حساسیت به شوری در سورگوم
1-3- فرضیههای تحقیق
ارقام سورگوم مورد مطالعه از نظر تحمل به شوری در مرحله گیاهچه‌ای با هم متفاوت هستند
ارقام سورگوم مورد مطالعه از نظر نشانگر‌های SSR چند شکلی نشان خواهند داد
برخی نشانگر‌های SSR در سورگوم مرتبط با تحمل به شوری می‌باشند
فصل دوم
مروری بر پژوهش‌های انجام شده
2-1- سورگوم
کشورهاي چين، هندوستان و روسيه مهم‌ترين توليدکنندگان سورگوم هستند. کشت سورگوم در بسياري از نقاط جنوبي خوزستان مانند اهواز، رامهرمز، بهبهان، بندر ماهشهر، شادگان، دشت آزادگان و شمال اين استان مانند دزفول، شوش، شوشتر و انديمشک امکان‌پذير مي‌باشد (راهنما، 1382). سورگوم يکي از مهم‌ترين گياهان مناطق خشک و نيمه خشک دنياست، که به‌علت سازگاري با شرايط خشک و بالا بودن کارايي مصرف آب، مي‌تواند در اين شرايط عملکرد رضايت بخشي داشته باشد (امام، 1386). سورگوم به شوري و تنش حرارتي نسبت به گياهان ديگر مقاومت بيشتري دارد و در عین حال بالاترين عملکرد آن زماني به‌دست مي‌آيد که کمترين تنش وجود داشته باشد (اتمان و السن8، 2009). سورگوم گياهي است كه اغلب در نواحي با بارش نسبتا كم، درجه حرارت بالا و گاهي خاك‌هاي شور كشت مي‌شود، از اين رو پرداختن به واكنش‌هاي اين گياه در مقابل تنش شوري و سازوکارهای مقاومت و مواجهه اين گياه با شوري اهميت فراوان دارد.
2-1-1- گیاهشناسی سورگوم
سور‌‌گوم گياهي است روز کوتاه، خودگشن، يکساله و متعلق به خانواده غلات که قرن‌هاي متمادي است که توسط بومي‌هاي آفريقا، خاور نزديک و خاور ميانه مورد کشت و کار قرار مي‌گيرد. ارتفاع ساقه در انواع سورگوم از 50 سانتي‌متر تا 5 متر متغير است؛ گرچه ارتفاع سورگوم‌هاي دانه‌اي به ندرت از دو متر تجاوز مي‌کند. قطر ساقه در قاعده کمتر از يک سانتي‌متر در بعضي از ارقام علوفه‌اي تا 5 سانتي‌متر در بعضي از واريته‌هاي دانه‌اي ديررس گرمسيري تغيير مي‌کند و با افزايش تعداد گره بيشتر مي‌شود. ساقه‌ها از خشک تا نسبتاً آبدار و از غيرشيرين تا اندکي شيرين بسته به خصوصيات رقم متغير هستند. ظرفيت پنجه‌دهي در اين گياه بالا و تعداد کل برگ‌ها در هر ساقه بين 13 تا 40 عدد مي‌باشد. بيشترين عرض برگ در ناحيه اتصال به ساقه، بين 12-5 سانتي‌متر است که به دليل رشد بيشتر حاشيه‌ها نسبت به بافت‌هاي مجاور و رگبرگ موجي شکل هستند. برگ‌ها و ساقه‌ها با ماده‌اي مومي پوشيده شده‌اند. گل‌آذين اين گياه به‌صورت خوشه‌اي باز تا متراکم است. ميزان دگرگشني به‌طور متوسط حدود 6-5 درصد است. شکل دانه‌ها به‌صورت تخم‌مرغي يا کروي و رنگ آن‌ها سفيد، زرد، ارغواني مايل به زرد و قرمز است. وزن هزار دانه سورگوم بين 38-5 گرم گزارش شده است. در هر خوشه‌ سورگوم ممکن است تا 4000 بذر تشکيل شود (امام، 1386).
2-1-2- موارد مصرف سورگوم
سورگوم بر اساس موارد مصرف به چهار گروه سورگوم دانه‌ای، علوفه‌ای، شیرین و جارویی تقسیم می‌شوند. موارد مصرف دانه سورگوم همانند ذرت و جو است و از آن به عنوان غذاي انسان و تهيه خوراك براي دام، طيور و همچنين در صنايع نشاسته و الكل‌سازي استفاده مي‌شود. تركيبات شيميايي دانه سورگوم بسته به ارقام مختلف، متفاوت است. ميزان پروتئين آن‌ها از 8 تا 16 درصد تغيير مي‌كند و ارقام تجاري داراي 10 تا 13درصد پروتئين می‌باشند. مقادير ليزين، متیوئین، فيبر خام، خاكستر و فسفر سورگوم به طور متوسط مشابه ذرت است. سورگوم دانه‌اي در كشورهاي پيشرفته بيشتر به عنوان خوراك دام و طيور مورد استفاده قرار مي گيرد. اين دانه ها داراي ماده‌اي به نام تانن هستند كه كمتر از دو درصد آن، يك عامل مثبت در تغذيه به حساب مي‌آيد. سورگوم علوفه‌اي به صورت سيلو، چراي مستقيم و يا برداشت به صورت علوفه تر يا خشك به‌ عنوان علوفه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. واريته‌هاي با ظرفيت توليد بالا در شرايط آب و هوايي مناسب در ايران در 3- 2 چين 100 تا 150 تن در هكتار علوفه تر توليد مي‌كنند كه 25- 20 درصد آن ماده خشك است. ميزان پروتئين سورگوم علوفه‌اي بسته به ارقام مختلف متفاوت است و از 9 تا 18 درصد تغيير می‌کند. در ساقه سورگوم به خصوص در نوع شيرين آن مقداری قند وجود دارد که از شيره آن مي‌توان به صورت شربت در كمپوت سازي، نوشابه‌سازي و ساير صنايع استفاده كرد. سورگوم شيرين از انواع سورگوم مي باشد كه نسبت به شوري و كم‌آبي تا حدودي مقاوم بوده و در اكثر خاك‌هاي شني تا رسي داراي راندمان بالايي از نظر توليد قند مي‌باشد و به همين خاطر امكان كشت سورگوم شيرين در نواحي خشك و نيمه‌خشك كه داراي مشكل شوري و كم‌آبي مي‌باشند، وجود‌ دارد ( اهدایی، 1381).
2-2- تنش‌های محیطی
گیاهان در هر کجا که رشد میکنند، با تنشهاي متعددي روبرو هستند. این تنشها شانس نمو و بقاي آنها را محدود میسازند. هرگونه شرایط محیطی که سبب شود تولید پایینتر از مقدار پتانسیل ژنتیکی باشد ممکن است تنش نظر گرفته شود (لویت9، 1980). تنشهاي محیطی را معمولاً به دو دسته تقسیم کردهاند، تنشهاي زیستی و تنشهاي غیرزیستی. تنشهاي زیستی شامل حمله آفات، امراض و سایر موجودات به گیاهان میباشد. در بین تنش‌های غیر زیستی خسارات تنشهاي کمبود آب، شوري و دما در سطح جهان گستردهتر بوده و بههمین جهت بیشتر مورد مطالعه قرار گرفتهاند. به طور کلی تنش‌های محیطی از عوامل محدود کننده عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهانی هستند. تنش‌های محیطی با تاثیر بر فرایندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گیاه، باعث کاهش عملکرد گیاه زراعی و در موارد شدیدتر حتی باعث مرگ گیاه می‌گردند.
2-3- تنش شوری
شوری زمانی ایجاد می‌شود که غلظت نمک‌های محلول خاک در ناحیه ریشه تا حدی بالا رود که مانع از رشد بهینه گیاه شود. شوري پس از خشکی از مهمترین و متداول ترین تنش هاي محیطی در سطح جهان و از جمله ایران است. شوري محیط به طور عمده از طریق دو مسیر می تواند رشد و نمو گیاهان را محدود کند. الف) کاهش پتانسیل اسمزي خاك و القاي تنش کم آبی درگیاه و ب) ایجاد سمیت توسط مقادیر زیاد یون‌هاي ایجاد کننده شوري (جهانی و همکاران، 1390). شوري يكي از مهمترين تنش‌هاي غير زيستي است كه كميت و كيفيت گياهان را تحت تأثير قرار مي‌دهد. آبیاری بیش از حد با آب شور و زهکشی نامناسب خاکها سبب افزایش شوری خاک میگردد؛ زیرا پس از تبخیر و تعرق آب خالص از سطح خاک و گیاه، غلظت املاح خاک افزایش یافته و این موجب کاهش پتانسیل آب میگردد. البته بدون تغلیظ املاح نیز آب شور دارای پتانسیل منفیتر از آب غیر شور میباشد (کافی و گلدانی، 1380). بر اساس آمار فائو حدود نیمی از زمینهای زراعی آبی دنیا در معرض خسارت شوری قرار دارند. وسعت اراضی شور در جهان دقیقا معلوم نیست، ولی بر اساس برآوردهای انجام شده 7 درصد از اراضی جهان شور و 3 درصد بسیار شور می باشند (علوی پناه، 1371). نشانه‌های آسیب‌دیدگی ناشی از وجود شوری معمولا هنگامی در گیاه آشکار می‌شود که غلظت املاح محلول در خاک بسیار بالا باشد. گیاهان مبتلا به شوری اغلب ظاهری معمولی دارند عموماً کوتاه بوده، برگ آنها ضخیم‌تر، پرآب‌تر و به رنگ سبز تیره هستند (همائی، 1381). تنش شوری عاملی است که به طور جدی تولید محصولات زراعی را در مناطق مختلف از جمله مناطق خشک و نیمه خشک محدود می‌کند. آبیاری با آب‌‌های نامناسب و شور مهم‌ترین عامل افزایش نمک و شور شدن خاک و در نتیجه ایجاد تنش شوری است. پاسخ گیاهان به تنش شوری متفاوت بوده و به میزان سمیت و پتانسیل اسمزی نمک و مدت زمان تنش بستگی دارد (کومبا و همکاران، 1998). تنش شوري تنها بر یک مرحله رشدي گیاه تاثیر سوء نمی‌گذارد بلکه با توجه به شدت تنش، نوع تنش، میزان مقاومت گیاه، مراحل مختلف رشدي و نوع بافت و اندام گیاهی ( سیر تکاملی) متفاوت می‌باشد (مس 10و گریو، 1990). در بررسی اثر شوری بر گیاه سورگوم توسط نتوندا 11و همکاران (2004) در گیاهچه‌های سورگوم در شرایط گلخانه‌ای، شوری شدید موجب کاهش و توقف رشد شده و در شوری دراز مدت سرعت رشد نسبی کاهش یافت. تأثیر شوری بر فتوسنتز از طریق بسته شدن روزنه‌ها و تا حدودی تداخل با دستگاه فتوسنتزی برگ است.
2-3-1- طبقه بندی خاکها بر اساس قابلیت هدایت الکتریکی
شوری خاک با تعیین هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک برحسب دسیزیمنس بر متر (ds/m) یا میلی موس بر سانتیمتر بیان میشود، و چنانچه مقدار هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک از 4 دسیزیمنس بر متر بیشتر باشد، آن خاک را خاک شور مینامند. خاکهای شور براساس هدایت الکتریکی (EC)و درصد سدیم قابل تبادل ESP)) طبقه‌بندی و شامل انواع زیر میباشند:
خاکهای غیرشور، یا غیر سدیمی ( ( ESP ≤15% ; EC ≤ 1ds/m
خاکهای شور (ESP ≤ 15%; EC > 4 ds/m)
خاکهای سدیمی یا قلیایی (ESP > 15%; EC ≤ 4 ds/m)
خاکهای شور و سدیمی(ESP >15%; EC > 4 ds/m)

2-3-2- واکنش گیاهان به تنش شوری
شوری به طور مستقیم به سه روش اسمزی، سمّیّت یونی و تغییر در تعادل عناصر غذایی، رشد و عملکرد گیاه را محدود می‌سازد (میر محمدی میبدی و قره یاضی، 1381).
الف- اثر اسمزی
به نظر می‌رسد کاهش رشد گیاه بیشتر ناشی از اثر غیر اختصاصی شوری است بدین معنی که می‌توان آنرا مستقیما به کل غلظت املاح محلول و یا پتانسیل اسمزی آب خاک مرتبط دانست. با کاهش پتانسیل اسمزی، انرژی آزاد آب کاهش یافته و گیاه برای بدست آوردن مقداری مشخص آب باید انرژی بیشتری صرف کند. بنابراین بخشی از انرژی که خود گیاه برای رشد و نمو نیاز دارد صرف بدست آوردن آب شده و بدین ترتیب رشد عمومی آن کاهش می‌یابد. به این اثر اصطلاحاً اثر اسمزی گویند (همایی، 1381). وجود نمک و یا املاح مختلف در خاک‌های شور و آب باعث کاهش پتانسیل اسمزی می‌شود. هر دو پتانسیل اسمزی پایین خاک و پتانسیل پایین ماتریک در نتیجه کاهش آب موجود در خاک باعث ایجاد پتانسیل آب کم در گیاهان می‌شوند و گیاهان را در معرض یک تنش ثانویه اسمزی قرار می‌دهندکه از نظر فیزیولوژیک می‌توان آن را تنش خشکی فیزیولوژیک نامید. اگر یک گیاه یا قسمتی از یک گیاه از یک محیط با شوری کم به شوری زیاد منتقل شود، بلافاصله دچار آب‌کشیدگی اسمزی می‌شود. این عمل در مواردی که سلول‌ها غوطه‌ور گردند سریع‌تر صورت می‌گیرد و سبب کاهش در حجم، فشار اسمزی و پتانسیل آب می‌گردد. حتی اگر تنظیم اسمزی باعث تولید فشار تورژسانس بالایی گردد، میزان توسعه سلولهای گیاهی کشت شده در شرایط تنش خشکی، کمتر میگردد (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381). ماس 12و هافمن، (1997) و اشرف و مک‌نیلی13 (2004) گزارش کردند که کاهش پتانسیل تورژسانس در نتیجه شوری مهمترین عامل بازدارندگی رشد گیاهان، تحت شرایط شوری است، چون رشد سلولها در ابتدا با پتانسیل آب در ارتباط است. کاهش فشار تورژسانس روی تقسیم سلولی و طویل شدن و همچنین بسته شدن روزنهها در گیاهان حساس به شوری اثر میگذارد. تبادل گازی (فتوسنتز و تنفس) کاهش مییابد و در نتیجه باعث جلوگیری از رشد میشود. در گیاهان عالی هنگامی که ریشهها در معرض تنش شوری قرارگیرند پتانسیل اسمزی برگها کاهش مییابد.
ب- اثر سمیّت یونی
این اثر مربوط به وجود یون‌های خاص در محلول خاک می‌شود. یون‌هایی نظیر سدیم، کلر و یا بر به تنهایی می‌توانند مستقیما موجب بروز سمیت در گیاه شده و در سازوکارهای جذب گیاه اختلال ایجاد کنند. ممکن است که حتی خاک شور نباشد ولی با افزایش غلظت نسبی هر یک از یون‌های یاد شده در محلول خاک، گیاه مسموم گردد. در صورتی که هم خاک شور باشد و هم فراوانی نسبی این یون‌ها زیاد باشد، گیاه افزون بر آسیب ناشی از شوری، از سمیت یونی نیز رنج خواهد برد. اصطلاحا به این اثر” اثر ویژه یونی ” یا ” اثر اختصاصی یونی” گفته می‌شود ( همایی، 1381).
یونهای سدیم و کلر معمولاً شایعترین یونهای موجود در خاکها وآبهای شور هستند. هردوی آنها می توانند بر روی گیاهان آثار مضری داشته باشند (ماس،1993؛ شانون،14 1984)، زیرا که این دو عنصر با افزایش فشار اسمزی محلول خاک، ضمن ایجاد سمیّت یونی در گیاه، تعادل یونهای مورد نیاز گیاه را نیز به هم میزنند.
ج- تغییر در تعادل عناصر غذایی
این اثر در حقیقت زاییده اثر نوع دوم است که موجب بروز” عدم تعادل تغذیه‌ای”‌ می‌شود. بدین معنی که وجود یون‌های سدیم، کلر و نظایر آن به مقدار زیاد منجر به بر هم خوردن تعادل عناصر غذایی موجود در محلول خاک شده و نهایتا جذب و انتقال سایر عناصر غذایی ضروری مانندCa2+، K+ و Mg2+ از خاک به گیاه مختل می‌گردد (همائی، 1381). شوری از طریق به هم زدن تعادل یونی و اثر بر روی تغذیه گیاه، ممکن است رشد گیاه را محدود نماید. اگر بیش از 40 تا 50 درصد ظرفیت کاتیونی با سدیم اشباع شود، اختلالات تغذیهای ایجاد میگردد (میر محمدی میبدی و قرهیاضی، 1381). افزایش سدیم باعث کاهش میزان کلسیم، منیزیوم و پتاسیم در گیاه گندم می‌شود (دهداری و همکاران، 1383).
2-4-3- واکنش گیاهان به یونهای ویژه
محیط شور دارای مقدار زیادی از یون‌های مضر مانند منیزیم، کلر، سدیم و سولفات می‌باشد که یا خود آنها مضر هستند یا باعث اختلال در سوخت و ساز عناصر غذایی دیگر می‌شوند. مثلا رقابت سدیم با پتاسیم وکلر با نیترات باعث اختلال در جذب این عناصر غذایی می‌شود. در نتیجه گیاه با صرف انرژی بیشتر برای تولید مواد آلی خود، انرژی لازم برای مقابله با تنش شوری را از دست می‌دهد و کارایی ریشه کم شده و نهایتا با کاهش رشد اندام هوایی مواجه می‌شود (میر محمدی میبدی و قره‌یاضی، 1381). تعادل عناصرغذايي گياه وابسته به عناصر مهمي از جمله روي، پتاسيم، آهن و كلسيم است كه غلظت اين عناصر در گياه تحت تأثير ميزان سديم و كلسيم خارج سلولي مي باشد (چین و پلنت15، 1999).
2-4-3-1- سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم
شوری از ویژگی‌های آب و خاک است که از حضور بیش از حد یون‌ها ناشی می‌شود. در میان این یون‌ها سدیم و پتاسیم نقش مؤثر و تعیین‌کننده‌ای در ویژگی‌های گیاه به عهده دارند. تفاوت‌های موجود در بین این دو کاتیون قابل توجه است. به لحاظ کمی و از نظر غلظت، مقدار این یون‌ها در طبیعت و در درون گیاهان زراعی عکس یکدیگر است. آنچه که در طبیعت بیشتر در دسترس گیاه است، یون سدیم و آنچه در داخل گیاه از نسبت بیشتری برخوردار است یون پتاسیم است. وجود سدیم میتواند هم مستقیم و هم به طور غیرمستقیم بر گیاه اثر بگذارد. اثر مستقیم سدیم هنگامی بروز میکند که غلظت تجمع یافته آن درگیاه ایجاد مسمومیت کند. نشانههای ظاهری سمیّت سدیمی معمولاً بلافاصله پس از تجمع آن در گیاه ظاهر نمیگردد، چون در ابتدا، سدیم در ریشهها و در بخشهای زیرین گیاه تجمع یافته و پس از 3 تا 4 سال با حرکت شیره گیاهی به سمت بالا حرکت و در نهایت به شاخه و برگها سرازیر شده و منجر به سوختگی برگی میشود (همایی، 1381). سدیم موجب کاهش جذب پتاسیم و کاهش رشد و عملکرد در گیاهان می‌گردد. با اینکه غلظت سدیم در برگ ممکن است برای حفظ تورژسانس گیاه مفید باشد، ولی سدیم نمی‌تواند جانشین مناسبی برای پتاسیم محسوب شود، زیرا پتاسیم به طور اختصاصی برای سنتز پروتئین و فعالیت آنزیم ضروری است (حیدری شریف‌آباد، 1380). کمبود پتاسیم می‌تواند در اثر کمبود آن در محیط ریشه یا کاهش جذب آن توسط سلول‌های ریشه در اثر رقابت با سدیم در شرایط شور باشد. بسیاری از گیاهان به ویژه آنهایی که حساسیت زیادی به شوری دارند با خاصیت انتخابی پتاسیم را حتی در شوری‌های بالا حفظ نموده و ترجیحاً پتاسیم بیشتری نسبت به سدیم در واکوئل خود در شرایط شوری کم تا متوسط جمع می‌نمایند (جیسکی 16و والف، 1988). نتایج حاصل از بررسی تاثیر شوری بر روی ارقام مختلف یونجه نشان داد که با افزایش شوری میزان سدیم در اندامهای هوایی افزایش ولی میزان پتاسیم کاهش می‌یابد (نقل از حیدری شریف‌آباد، 1380). کاهش مقدار کلسیم در بخش هوایی از اثرات بارز شوری می‌باشد که موجب تظاهر علایم کمبود کلسیم می‌شود (کرامر و همکاران،17 1986). در بعضی از گونه‌های گرامینه تغییر شکل یافتن و شکنندگی برگ‌ها به همراه پیچیدگی و سوختگی برگ‌ها از علایم کمبود کلسیم می‌باشد. کرامر و همکاران (1994) کاهش میزان کلسیم اندام هوایی ذرت را در اثر شوری گزارش کرده و بیان نمودند که با افزایش شوری میزان کلسیم به صورت معنی‌داری در این گیاه کاهش می‌یابد. کاواساکی18 و موریستیوگو (1978) در مطالعهای نشان دادند که با افزایش شوری، میزان کلسیم در گیاهان ذرت، سورگوم، نخود و اسپرس کاهش پیدا میکند. بررسیها نشان داده است که با افزودن کلسیم به محیط شور، میتوان از طرق مختلف از جمله حفظ ساختار و تمامیت غشای سلولی و افزایش تقسیم سلولی، کاهش جذب و انتقال سدیم به اندامهای هوایی، افزایش جذب پتاسیم و در نتیجه افزایش نسبت پتاسم به سدیم در گیاه، بهبود سوخت و ساز نیتروژن و فعالیت فتوسنتزی گیاه، تأثیر مخرب شوری بر رشد گیاه را کاهش داد (جهانی و همکاران، 1390). مصرف کلسیم موجب افزایش وزن خشک اندام هوایی و کاهش صدمات ناشی از شوری در سورگوم علوفه‌ای می‌شود. در شرایط شور مصرف کلسیم از افت زیاد رشد برگ و در نتیجه از کاهش سطح و وزن برگ و حتی ریزش برگ جلوگیری می‌کند که باعث افزایش کیفیت علوفه سورگوم می‌شود (یارنیا، 1385). محققین دریافتند که با افزایش شوری میزان سدیم و کلر در برگ‌ها و ساقه‌های گیاهان افزایش و میزان کلسیم و پتاسیم و منیزیم به طور معنی‌داری کاهش می‌یابد (دلگادو19و سانچز-رایا، 1999).
2-4-4- اثر شوری بر پرولین برگ
پرولین به عنوان یک اسمز نگهدار مهم در تنظیم اسمزی سلول تحت تنش‌هایی مانند دمای پایین، کمبود مواد غذایی، قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین و اسیدیته بالا می‌باشد. افزایش این ماده در شرایط تنش اسمزی، علاوه بر گیاهان، در دامنه وسیعی از موجودات دیگر مثل باکتریها، مخمرها، بی‌مهرگان دریایی و جلبک‌ها نیز مشاهده شده است (اورکات 20و نیلسن، 2000). پرولین به عنوان یک متابولیت سازگار نقش‌هایی از قبیل منبع انرژی، ترکیب ذخیره‌ای برای نیتروژن، محافظت از آنزیم‌ها، کاهش pH، حفظ تورژسانس و حجم سلول را بر عهده دارد (احمد و هلبوست21، 1988). معمولا در گیاهانی که در معرض شرایط تنش خشکی و شوری قرار گرفته‌اند، پرولین تجمع پیدا می‌کند. پرولین در تنظیم اسمزی و حفظ فعالیت آنزیمی گیاه تحت تنش شوری نقش دارد (گرین وی و مانز22، 1980). افزایش تولید پرولین موجب می‌شود که گلوتامات که پیش ماده مشترك ساخت کلروفیل و پرولین است، کمتر در مسیر سنتز کلروفیل وارد شود. از جمله آنزیم‌هاي مورد نیاز در مسیر بیوسنتز پرولین،



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید