Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Agricultural Science, Payam Noor University, Karaj, Iran.
2 2. Assistant Professor, Department of Genetics and National Plant Gene Bank, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural research, education and extension organization, Karaj, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Agricultural Science, Payam Noor University, Karaj, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Agricultural Science, Payam Noor University, Karaj, Iran
Abstract
Wild relatives which constitute the crop gene pool, have an inseparable role in construction of new breeding programs. The present study aims to compare diversity of leaf water content, excised leaf water rate specific leaf area, flavonoids, total phenol and protein content traits among three annual wild chickpea species (Cicer echinospermum, C. reticulatum and C. bijigum) with cultivated one (C. arietinum).With this purpose an experiment including 10 treatments and 4 repetition was conducted in Randomly Complete Design at greenhouse in National Plant Gene Bank of Iran during 2014-15. Significant difference has been observed between genotypes from all measured biochemical and physiological traits point of view. Relative water content and leaf relative water loss in C.arietinum statistically was similar to C. reticulatum and C. echinospermum Relative water content of C. bijigum significantly was lower than other species. While leaf relative water loss in this species significantly was more than other species. Average of protein amount was 21% in C.arietinum and C. bijigum, 18% in C. reticulatum and 17% in C. echinospermum. Minimum amount of specific leaf area and maximum amount of total phenol content was found in C. bijigum. There was a considerable variety between C. reticulatum genotypes from flavonoids and total phenol content point of view, which can be used for further achievement in breeding programs for providing functional food or introduction of resistance genotype to pest and disease.
Keywords
Main Subjects
بررسی تنوع صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گونههای وحشی نخود با گونه زراعی
نسرین مفاخری1، معصومه پوراسماعیل2*، سیروس منصوریفر1 و کمال سادات اسیلان1
1 ایران، کرج، دانشگاه پیام نور واحد کرج، دانشکده کشاورزی، گروه زراعت
2 ایران،کرج، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر
تاریخ دریافت: 26/4/96 تاریخ پذیرش: 16/11/96
چکیده
خویشاوندان وحشی سازنده خزانه ژنی گیاهان زراعی هستند که در پیشبرد برنامههای اصلاح ارقام گیاهی اهمیت فراوانی دارند. این تحقیق باهدف مقایسه تنوع صفات محتوای آب برگ، درصد اتلاف آب برگ و سطح برگ ویژه، محتوای فلاونوئید، فنل کل و پروتئین بذر سه گونه نخود وحشی یکساله ((Cicer echinospermum, C. reticulatum, C. bijigum)) با گونه زراعی (C. arietinum) در قالب طرح کاملاً تصادفی با 10 تیمار و 4 تکرار در گلخانه بخش تحقیقات ژنتیک و ذخائر توارثی گیاهی در سال زراعی 94-1393 به اجرا درآمد. آنالیز واریانس صفات نشان داد که بین ژنوتیپها اختلاف معنیداری ازنظر کلیه صفات مورد بررسی وجود دارد. درصد محتوای آب برگ و اتلاف آب برگ در گونههای C. reticulatumوC. echinospermumاختلاف معنیداری با گونه زراعی نداشت اما درصد محتوای آب برگ در گونه C. bijigum بهصورت معنیداری از گونههای دیگر کمتر و اتلاف آب برگ در اینگونه از سایر گونهها بیشتر بود. میانگین میزان پروتئین در گونه زراعی 21 درصد، در گونه C. bijigum21 درصد، در گونه C. reticulatum 18 درصد و در C. echinospermum 17 درصد بود. کمترین میزان سطح برگ ویژه و بیشترین میزان فنل کل در گونه C. bijigum مشاهده شد. محتوای فنل کل و فلاونوئید در میان ژنوتیپهای مختلف گونه C. reticulatum از تنوع قابلملاحظهای برخوردار بود که میتوان از آن برای پیشبرد اهداف اصلاحی مختلف نظیر تهیه غذاهای کاربردی و یا ایجاد واریته های متحمل نسبت به آفات و پاتوژن ها بهرهگیری نمود.
واژههای کلیدی:Cicer spp.، نخودهای یکساله، تنوع ژنتیکی، ترکیبات فنلی، درصد پروتئین
* نویسنده مسئول، تلفن: 02632702859 ، پست الکترونیکی: masoumehpouresmael@yahoo.com
مقدمه
امروزه اهمیت تنوع ژنتیکی خویشاوندان وحشی گیاهان زراعی در پیشبرد و اصلاح گیاهان بر کسی پوشیده نیست. امکان دورگگیری با خویشاوندان وحشی تلاش برای حفاظت از این منابع باارزش را افزایش داده است. خویشاوندان وحشی بخش جداییناپذیر و سازنده خزانه ژنی گیاهان زراعی هستند، حضور ذخائر ژنی متنوع در اینگونهها موجب شده است که برای اصلاح نخود زراعی بهمنظور بهبود کیفیت و افزایش مقاومت ارقام زراعی نسبت به تنشهای زنده و غیرزنده به کار گرفته شوند (8، 25، 31و 43).
گونه سیسر آرتینوم(Cicer arietinum L.) تنها گونه زراعی جنس نخود محسوب میشود. گونههای وحشی این جنس شامل 42 گونه میباشد که 8 گونه آن یکساله و بقیه چندساله هستند. بررسی تنوع صفات مختلف در گونههای وحشی و مقایسه آنها با گونه زراعی با اهداف مختلفی انجام میگیرد. ازجمله رابرتسون و همکاران (37) به بررسی تنوع صفات مورفولوژیکی 8 گونه وحشی با گونه زراعی نخود پرداختند و بیشترین اختلاف را بین صفات سطح برگ، عادت رشد، ارتفاع بوته، ارتفاع اولین نیام از سطح خاک، ریزش دانه و وزن 100 دانه مشاهده کردند. از شاخصترین تفاوتهای بینگونهای گزارش شده توسط این محققین میتوان به عرض برگ بیشتر در گونه
C. chorassanicum تعداد شاخه فرعی بیشتر در
C. bijugum و C. reticulatum و زود گلدهی در
C. judaicum اشاره نمود.
برگر و همکاران (9) اختلاف در چرخه زندگی و استراتژیهای فنولوژیکی گونه زراعی نخود را با گونههای وحشی C. yamashita، C. echinospermum،
C. reticlatum، C. judicum و C. pinnatifidum مورد مقایسه قرار داده و اشاره کردند، فاصله بین گلدهی و تشکیل غلاف در گونههای وحشی بهصورت معنیداری کمتر از گونه زراعی است که میتواند دلیلی برای کاهش حساسیت به سرما در گونههای وحشی باشد. کنسی و توکر (11) گونههای وحشی یکساله نخود را برای مقاومت نسبت به تنش خشکی و گرما در مقایسه با لاینهای زراعی متحمل و حساس ارزیابی کردند. نتایج آنها نشان داد در حالیکه افت محصول در اثر تنش در لاینهای حساس نخود زراعی به 100 درصد رسید، چهار توده از C.reticulutum و یک توده از C.pinnatifidum به اندازه لاینهای شاهد مقاوم، نسبت به تنش متحمل شناسایی شدند.
در مقایسه 17 توده نخود وحشی چند ساله با نخود زراعی برای مقاومت به کرم غلاف خوار
Helicovera armigera(Hubn)تنوع قابلتوجهی در گونههای وحشی چند ساله نخود وجود داشت. گونه C.microphyllum به شدت بهH.armigera مقاوم بود که میتوان از این ویژگی برای افزایش پایه مقاومت نخود زراعی نسبت به H.armigera استفاده نمود (40).اگرچه تاکنون فقط تلاقیهای بین نخود زراعی C.reticulutum و C. echinospermum با موفقیت انجام شده است، اما گزارشات نشان میدهد که هیبریدهای بینگونهای نخود زراعی با C.pinnatifidum، C.judicum و C. bijugum نیز امکانپذیر میباشد (18و 25). موفقیت در این هیبریدهای بینگونهای نوید دهنده استفاده از تنوع موجود در گونههای وحشی برای افزایش تنوع پایه ژنتیکی گونه زراعی میباشد. اگرچه روشهای نوین نظیر انتقال ژن نیز در این زمینه میتوانند مؤثر واقع شوند.
تفاوتهای عمدهای در زمینه عکسالعملهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی بین گونههای گیاهی مختلف و ژنوتیپهای مختلف یکگونه وجود دارد، که از این تنوع میتوان بهعنوان ابزار شناسایی و دستیابی به ژنوتیپهای دارای صفات مرتبط باتحمل به تنشهای زنده و غیرزنده بهره برد. بهعنوان مثال محتوی آب بالا و میزان کم اتلاف آب از برگهای قطعشده، به تحمل خشکی کمک نموده و بهعنوان معیار غربالگری در برنامههای اصلاحی قابلاستفاده است (46). اختلاف در محتوای نسبی آب برگ میتواند برای انتخاب ژنوتیپهای با عملکرد بالا که تورگر سلول را برای تولید عملکرد نسبی بالاتر در شرایط تنش حفظ میکنند به کار گرفته میشود (7). یافتن ژنوتیپهایی با سطح برگ ویژه پایین که ظرفیت فتوسنتزی بالاتری به ازاء واحد سطح برگ دارند (28)، وجود همبستگی شدید بین سطح برگ ویژه و کارایی تعرق و درجه پایین اثر متقابل ژنوتیپ در محیط دراین صفت، سطح برگ ویژه را به یک ابزار مفید برای انتخاب کارایی تعرق مبدل ساخته است (47). برگهای با سطح برگ ویژه پایینتر معمولاً کارایی مصرف آب بالا دارند (47). بنابراین یک راهکار برای تغییر کارایی مصرف آب مطالعه آناتومی برگ و استفاده از ضخامت برگ (کم بودن سطح برگ ویژه) بهعنوان یک معیار است (29).
ترکیبات فنلی گروه بزرگی از مواد طبیعی گیاهی شامل فلانوئیدها، تاننها و آنتوسیانین و... میباشد که به دلیل خواص آنتیاکسیدانی، آنتی میکروبی و ضدالتهاب (19، 21 و 41) ازیکطرف نقش مهمی در نگهداری محصولات غذایی و حفظ سلامتی انسان ایفا میکنند و از طرف دیگر به دلیل نقشی که بهعنوان ترکیبات ضد تغذیهای در مقابله با پاتوژنها و آفات مختلف ایفا میکنند در تحمل تنشهای زیستی نقش بسزایی دارند (42و 45). بعلاوه این ترکیبات بهعنوان آنتیاکسیدانهای غیرآنزیمی نقش مؤثری در تحمل به تنشهای محیطی ازجمله سرما دارند (34). مطالعات متعددی به نقش اکوفیزیولوژی این ترکیبات بهعنوان یکی از نشانگرهای بیوشیمیایی دفاعی گیاه در برابر تنشهای محیطی اشاره دارند (1، 2، 3، 20، 22، 35و 44).
ایجاد ارقام مقاوم به آفات و بیماریها و ایجاد ارقام متحمل به سرما، خشکی، شوری جز اهداف مهم اصلاحی نخود به شمار میروند. ازاینرو این تحقیق باهدف بررسی تنوع و مقایسه صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی بین سه گونه مختلف نخود وحشی با گونه زراعی و امکان بهرهگیری از تنوع موجود در اجداد وحشی در کارهای اصلاحی بهمنظور افزایش میزان تحمل نسبت به تنشهای زیستی و غیرزیستی و تأمین غذای کاربردی با تأمین سلامت غذایی بیشتر به اجرا درآمد.
مواد و روشها
طراحی آزمایش، مراحل جوانهدار کردن، کشت و رشد نمونههای نخود: بهمنظور ارزیابی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در ژنوتیپهای نخود وحشی و مقایسه آن با ژنوتیپهای نخود زراعی، آزمایشی گلخانهای در قالب طرح کاملاً تصادفی با 10 تیمار و 4 تکرار به اجرا درآمد. مواد گیاهی مورد آزمایش 10 ژنوتیپ از جنس نخود از گونههای C. echinospermum، C.bijigum،
C. reticulatum وarietinum .C بود که از بانک ژن گیاهی ملی ایران مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر دریافت گردید (جدول 1).
جدول 1- مشخصات ژنوتیپ های مورد بررسی
شماره ژنوتیپ |
کد ژنوتیپ در بانک ژن |
گونه |
کشور مبدأ |
تیپ |
1 |
4493 TN. |
C. echinospermum |
ترکیه |
وحشی |
2 |
4627TN. |
reticulatumC. |
ترکیه |
وحشی |
3 |
4563TN. |
C. reticulatum. |
ترکیه |
وحشی |
4 |
4557 TN. |
C.reticulatum |
ترکیه |
وحشی |
5 |
215362KC. |
C.arietinum |
ایران |
زراعی |
6 |
216277KC. |
C. arietinum |
ایران |
زراعی |
7 |
5290TN. |
C. bijigum |
ایران |
وحشی |
8 |
5355TN. |
C. bijigum |
ایران |
وحشی |
9 |
5356TN. |
C. bijigum |
ایران |
وحشی |
10 |
5369TN. |
C. bijigum |
ایران |
وحشی |
در ابتدا به منظور تسهیل جوانهزنی نخودهای وحشی، خفتگی بذرهای مربوطه با کاربرد تیمارهای از قبیل خیساندن و سمباده زدن و خراش دهی برطرف شد. بذرهای آماده شده پس از ضدعفونی شدن در ظرف پتری دیش کشت شدند. پس از جوانهزنی و تولید یک تا 2 برگچه، گیاهچهها در لیوانهای یکبار مصرف حاوی مخلوطی از (خاک، ماسه و پیت به نسبت حجمی 2:1:1) کشت شده و در گلخانه قرار داده شدند. با رشد گیاهچهها جهت دوام و پایداری هرچه بیشتر، گیاهان به گلدانهای بزرگتر با همان ترکیب خاک منتقل شدند. خاک تهیه شده از نظر بافت اسیدیته و هدایت الکتریکی مورد آزمایش قرارگرفت (جدول 2). کاشت بهصورت 2 گیاهچه در هر گلدان صورت گرفت. در طول دوره رشد گیاه هر 2 هفته یکبار گلدانها با کود فوماسکو کود دهی شدند و زمان آبیاری بهصورت بصری تعیین شد. باتوجه به گرمی هوا و تبخیر و نیاز گیاه آبیاری بهصورت یک روز در میان تا زمان استقرار کامل گیاه صورت گرفت و پسازآن آبیاری هر هفته 2 بار صورت گرفت.
در طول دوره رشد گیاهان شرایط گلخانه در فتوپریود طبیعی، میانگین دمای روز 25 و دمای شب 18 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 60-50 درصد حفظ شد. شکل 1 تصویری از مراحل کشت گیاهان نخود وحشی را نشان میدهد.
جدول 2- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک گلدانها
ویژگی (واحد) |
مقدار |
ویژگی (واحد) |
مقدار |
بیکربنات (میلی اکی والان بر لیتر) |
4/5 |
ماسه (%) |
21/59 |
کلر (میلی اکی والان بر لیتر) |
17 |
سیلت (%) |
01/36 |
کلسیم و منیزیم محلول (میلی اکی والان بر لیتر) |
36 |
رس(%) |
78/4 |
سدیم محلول (میلی اکی والان بر لیتر) |
5/12 |
بافت خاک |
لوم شنی |
هدایت الکتریکی (دسی زیمنس بر متر) |
52/4 |
اسیدیته ds/m |
65/7 |
شکل 1- تصویری از مراحل جوانهدار کردن، کشت و رشد نخودهای وحشی در گلخانه
ارزیابی صفات فیزیولوژیکی: به دلیل بروز خطا در زمان نمونهبرداری، اندازهگیری صفات فیزیولوژیکی تنها در هفت ژنوتیپ از ده ژنوتیپ وارد شده در مطالعه و در مرحله رویشی گیاهان صورت پذیرفت. به این منظور پس از گذشت دو ماه از زمان انتقال نمونهها به گلدانهای بزرگ نسبت به اندازهگیری صفات فیزیولوژیکی مبادرت شد. برای اندازهگیری محتوای نسبی آب برگ (RWC) ابتدا پنجمین برگ توسعهیافته از بالا از هر گیاه جداشده و سپس وزنتر آنها با ترازوی دقیق آزمایشگاهی اندازهگیری شد. بعد ازآن برگها ابتدا با آب مقطر شستشو داده شد و سپس در آب مقطر دیونیزه غوطهور شدند و به مدت 16 ساعت در دمای C° 4 در تاریکی قرار داده شدند (23). سپس هرکدام از نمونههای برگی از ظرف خارج شد و به کمک کاغذ صافی آب اضافه آنها گرفته شد و مجدداً توزین شد. به این ترتیب وزن تورژسانس برگها به دست آمد. سپس برای تعیین وزن خشک، نمونهها در داخل انکوباتور با دمای C° 70 به مدت 48 ساعت قرار داده شدند و مجدداً وزن آنها اندازهگیری شد. سپس محتوای نسبی آب برگبر اساس رابطه زیر محاسبه شد.
RWC (%) = [(وزن خشک – وزنتر) / (وزن خشک – وزن تورژسانس)] ×100
برای اندازهگیری درصد اتلاف آب برگ (RWL)، ابتدا از هر گیاه در هر گلدان پنجمین برگ توسعهیافته از بالا جدا شد و با ترازوی دقیق آزمایشگاهی وزن دقیق هر نمونه برگی اندازهگیری شد. سپس نمونههای برگی به مدت 4 ساعت در انکوباتور با دمای 30 درجه سانتیگراد قرار داده شدند و سپس مجدداً توزین گردید. درصد اتلاف آب برگ
از رابطه زیر محاسبه شد (14 و17).
RWL (%) = [(وزن پس از 4 ساعت- وزنتر) / (وزن خشک- وزنتر)] ×100
برای اندازهگیری سطح برگ ویژه، نمونههای برگی از هر گیاه در هر گلدان جدا شد، پس از اندازهگیری سطح برگها، وزن خشک برگها با قراردادن نمونههای برگی در انکوباتور با دمای C°70 برای مدت 48 ساعت اندازهگیری شد. سطح برگ ویژه از نسبت سطح برگها به وزن خشک آنها محاسبه شد.
ارزیابی صفات بیوشیمیایی: صفات بیوشیمیایی در بذرهای هر ده ژنوتیپ مورد بررسی دراین مطالعه مورد ارزیابی قرارگرفت. به این منظور بذرها از گیاهانی که به ترتیب شرح داده شده در فوق کشت شده و در شرایط یکسانی رشد نموده بودند پس از مرحله رسیدگی کامل برداشت شده و برای اندازهگیری محتوای پروتئین، میزان ترکیبات فنلی و فلاونوئید کل به شرح زیر مورد استفاده قرارگرفت.
برای اندازهگیری محتوای پروتئین دانه به روش کجلدال، ابتدا نمونه بذرهای خشک شده میکس شد و سپس با ترازو مقدار نیم گرم از نمونه توزین شده و داخل بالن ریخته شد. مقداری کاتالیزور (سولفات پتاسیم + سولفات مس و اکسید سدیم) اضافه شد و سپس به آن اسیدسولفوریک غلیظ اضافه کرده و برای انجام مرحله هضم بالن را روی شعله قرار داده تا زمانی که رنگ محلول از قهوهای تیره به سبز تغییر کند. بعد از تغییر رنگ محلول به سبز هم 30 دقیقه دیگر نیز محلول روی حرارت باقی ماند. زمانی که محلول درون بالن سرد شد به آن 150- 200 میلیلیتر آب مقطر اضافه و بالن به ست تقطیر وصل شد. با این عمل نیتروژنهای نمونه تقطیرشده و در اسید بوریک 3 درصد که به ست تقطیر وصل بود جمع شد. تجمع نیتروژن در آنجا موجب ایجاد رنگ سبز شد. سپس در مرحله آخر نیتروژن با اسید کلریک 1/0 نرمال تیتر شد که موجب تغییر رنگ محلول از سبز به صورتی شد و سپس با استفاده از اعداد بدست آمده و جاگذاری در رابطه زیر مقدار پروتئین را محاسبه شد (34). در این فرمول m وزن نمونه، N نرمالیته اسید مصرفی، V حجم اسیدکلریدریک مصرفی، N درصد ازت و عدد ثابت 14% عدد جرمی ازت را نشان میدهد.
اندازهگیری فنل کل به روش کم و همکاران (10) انجام شد. به این منظور ابتدا 1/0 میلیگرم بذر پودر شده با یک میلیلیتر محلول اسیدکلریدریک (شش مولار) و پنج میلیلیتر محلول 75 درجه متانول در آب مخلوط گردید. محلول حاصل در حمام آبی با دمای 90 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت تکان داده شد. سپس اجازه داده شد تا دمای محلول به دمای اتاق کاهش پیدا کند و سپس با آب مقطر رقیقشده و حجم آن به 10 میلیلیتر رسانده شد. یک میلیلیتر از محلول با پنج میلیلیتر محلول فولین که نه برابر رقیق شده بود و 15 میلیلیتر کربنات سدیم (غلظت هفت گرم در 100 میلیلیتر) مخلوط گردید. محلول حاصل به حجم 100 میلیلیتر رسانده و بهخوبی تکان داده شد. مقدار جذب محلول پس از پایدار شدن در 760 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در برابر شاهدی که تمامی مراحل استخراج را گذراند ولی بجای بذر پودر شده از آب مقطر در تهیه آن استفاده شد، قرائت گردید. تمامی مراحل استخراج توسط غلظتهای گوناگون محلول اسید گالیک (4/0، 1، 6/1 و 2/2 میلیگرم بر میلیلیتر) بجای عصاره تکرار و منحنی استاندارد رسم گردید. با استفاده از منحنی استاندارد مقدار کل ترکیبات فنلی موجود در عصاره اندازهگیری و برحسب میکروگرم اسید گالیک موجود در یک گرم بذر پودر شده گزارش گردید (10).
برای اندازهگیری محتوای فلاونوئید، ابتدا عصاره متانولی به روش ذکرشده در بند قبل تهیه شد. سپس 5/0 میلیلیتر از عصاره در 5/1 میلیلیتر متانول حل و 1/0 میلیلیتر آلومینیوم کلراید 10 درصد به آن اضافه شد. سپس 1/0 میلیلیتر محلول پتاسیم استات 1 مولار و 8/2 میلیلیتر آب مقطر به این مخلوط اضافه شد و به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق نگهداری شد. جذب مخلوط حاصل در طولموج 415 نانومتر توسط اسپکتروفوتومتر اندازهگیرى شد. برای تهیه شاهد به جای عصاره متانولی از متانول خالص استفاده شد و کلیه مراحل کار بر روی آن انجام شد. میزان فلاونوئید با استفاده از منحنى استاندارد براساس میلیگرم کوئرستین در گرم عصاره گزارش شد (12). آنالیز واریانس متناسب با طرح آزمایشی پیاده شده و مقایسه میانگین اثرات تیمارها در سطح احتمال (05/0P<) با کاربرد آزمون LSD در مقایسه با نخودهای زراعی با استفاده از نرمافزار SPSS16 انجام شد.
نتایج
تنوع صفات فیزیولوژیکی در میان گونههای مختلف نخود: نتایج مربوط به آنالیز واریانس صفات فیزیولوژیکی (جدول 3) در بین ژنوتیپهای مورد بررسی نشان داد که ازنظر صفات محتوای آب برگ و سطح برگ ویژه اختلاف معنیدار در سطح احتمال (0.05P<) و ازنظر درصد اتلاف آب برگ و سطح برگ اختلاف معنیدار در سطح احتمال (0.01P<) بین ژنوتیپها وجود دارد.
جدول 3- تجزیه واریانس صفات فیزیولوژیکی مورد بررسی در بین هفت ژنوتیپ مختلف نخود
منابع تغییرات (S/O/V) |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|||
محتوای آب برگ |
سطح برگ |
سطح برگ ویژه |
درصد اتلاف آب |
||
ژنوتیپ |
6 |
092/342* |
13/43690** |
453/0* |
069/622** |
خطای آزمایش |
21 |
027/106 |
973/3970 |
102/0 |
455/7 |
کل |
27 |
|
|
|
|
**، * به ترتیب بیانگر معنیدار بودن اثر ژنوتیپ در سطح احتمال 1%، 5% است. |
درصد محتوای آب برگ در گونه زراعی 65 درصد، در C.bijigum55 درصد، در C.reticulatum70 درصد و در C.echinospermum75 درصد بود. مقایسه درصد محتوای آب برگ در ژنوتیپهای نخود، با روش LSD نشان داد ژنوتیپ 216277 گونه زراعی با ژنوتیپ 4557 گونه C.reticulatum و گونه C.echinospermum در درصد محتوای آب برگ اختلاف معنیدار داشتند. کمترین محتوای آب برگ مربوط به گونه C.bijigumبود و محتوای آب برگ اینگونه با دیگرگونههای وحشی اختلاف معنیداری نشان داد (شکل 2).
|
میانگین درصد اتلاف آب نسبی در گونه زراعی 25 درصد، در C.bijigum60 درصد، در C.reticulatum30 درصد و در C. echinospermum نیز30 درصد بود. مقایسه اتلاف آب نسبی در ژنوتیپهای نخود، با روش LSD نشان داد اختلاف معنیداری بین درصد اتلاف آبگونه C.bijigumو سایر گونه هاوجود دارد. همچنین درصد اتلاف آب برگ ژنوتیپ 4557 گونهC.reticulatum بهصورت معنیداری بیشتر از گونهی زراعی بود (شکل 3).
شکل 2- تنوع درصد محتوای آب برگ در ژنوتیپهای مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
|
شکل 3- تنوع درصد اتلاف آب در ژنوتیپهای مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
میانگین سطح برگ ویژه در گونه زراعی 10/2 گرم بر سانتیمتر مربع، در گونه C.bijigum 2گرم بر سانتیمترمربع، در گونه C.reticulatum 40/2 گرم بر سانتیمتر مربع و در گونه C.echinospermum 40/2 گرم بر سانتیمترمربع میباشد. بنابراین بهطور کلی سطح برگ ویژه در گونه زراعی کمتر از گونههای وحشی است (شکل 4 ).
|
شکل 4- تنوع سطح برگ ویژه در ژنوتیپهای مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
تنوع صفات بیوشیمیایی در میان گونههای مختلف نخود: نتایج مربوط به آنالیز واریانس صفات بیوشیمیایی (جدول 4) در بین ژنوتیپهای مورد بررسی نشان داد که ازنظر صفات محتوای پروتئین، فلاونوئید و فنل کل اختلاف معنیداری بین ژنوتیپها در سطح احتمال (0.01P<) وجود دارد.
جدول 4- تجزیه واریانس صفات بیوشیمیایی مورد بررسی در بین ده ژنوتیپ مختلف نخود
منابع تغییرات (S/O/V) |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
||
محتوای پروتئین |
محتوای فلاونوئید |
محتوای فنل کل |
||
ژنوتیپ |
9 |
551/21** |
064/0** |
004/0** |
خطای آزمایش |
30 |
1 |
004/0 |
0 |
کل |
39 |
|
|
|
** بیانگر معنیدار بودن اثر ژنوتیپ در سطح احتمال 1% است. |
مقایسه محتوای پروتئین در میان گونههای مختلف نشان داد (شکل 5)، میانگین میزان پروتئین در گونه زراعی 21درصد، در C.bijigum21 درصد، در C.reticulatum 18درصد و در C.echinospermum 17 درصد میباشد. مقایسه میانگین میزان پروتئین، با روش LSD نشان داد اختلاف معنیداری بین میزان پروتئین گونهی زراعی و گونه C.bijigumوجود ندارد اما محتوای پروتئین گونهی زراعی بهصورت معنیداری بیشتر از دو گونه دیگر است. در بین ژنوتیپهای مختلف تمام گونهها نیز اختلاف معنیداری وجود دارد.
مقایسه محتوای فلاونوئید در میان گونههای مختلف نشان داد، میانگین این صفت در گونه زراعی 17/ 0میکروگرم بر گرم، در C.bijigum12/0میکروگرم بر گرم، در C.reticulatum 32/0 میکروگرم بر گرم و در C.echinospermum 17/0 میکروگرم بر گرم بود. مقایسه میانگین میزان فلاونوئید، با روشLSD نشان داد میزان فلاونوئید ژنوتیپ های مختلف گونه C.reticulatum با یکدیگر اختلاف معنیدار نشان دادند. در گونههای C.bijigum و گونه زراعی اختلاف معنیداری بین ژنوتیپ های مختلف مشاهده نشد. ژنوتیپ 4557 و 4563 گونهی C.reticulatum با یکدیگر و با سایر ژنوتیپهای دیگر گونهها نیز اختلاف معنیداری نشان دادند (شکل 6).
|
شکل 5- تنوع درصد پروتئین در بذر ژنوتیپ های مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
|
شکل 6- تنوع میزان فلاونوئید در بذر ژنوتیپ های مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
میانگین میزان فنل کل در کلیه گونههای وحشی از گونه زراعی بیشتر بود. میانگین میزان فنل کل در گونه زراعی 09/0 میکروگرم بر گرم، در C.bijigum13/0میکروگرم بر گرم، در C.reticulatum 11/0 میکروگرم بر گرم و در C.echinospermum 13/0 میکروگرم بر گرم میباشد. مقایسه میانگین میزان فنل کل، با روش LSD نشان داد، اگرچه میزان فنل کل تنوع قابلملاحظه ای بین ژنوتیپهای مختلف گونه C.reticulatum دارد اما این محتوا در کلیه ژنوتیپهای گونه C.bijigum و C.echinospermum در سطح بالایی وجود دارد. بهطوری که اختلاف معنیداری ژنوتیپهای این دو گونه با ژنوتیپ های گونه زراعی دارند. بین میزان فنل کل ژنوتیپ 4627 گونهی C.reticulatum با سایر ژنوتیپهای دیگر گونهها اختلاف معنیداری وجود دارد. در ژنوتیپهای مختلف گونه زراعی با یکدیگر اختلاف معنیداری ازنظر محتوای ترکیبات فنلی دیده نشد و بهصورت معنیداری این میزان از محتوای ترکیبات فنلی گونههای وحشی پایینتر بود (شکل 7).
بحث
نتایج مربوط به آنالیز واریانس صفات مختلف نشاندهنده وجود تنوع قابلملاحظه ازنظر صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد بررسی در بین ژنوتیپهای مختلف بود. اگرچه اختلاف معنیداری بین میزان پروتئین گونهی زراعی و گونه C.bijigumدیده نشد اما گونهی زراعی با دو گونه C. echinospermum و C.reticulatumدر میزان پروتئین اختلاف معنیدار نشان داد. در بین ژنوتیپهای مختلف تمام گونهها نیز اختلاف معنیداری ازنظر این صفت وجود داشت. این نتیجه نشاندهنده وجود تنوع ژنتیکی بالا ازنظر میزان پروتئین نه تنها در گونههای مختلف بلکه در میان ژنوتیپهای مختلف یکگونه میباشد و نشاندهنده امکان بهرهبرداری از این تنوع برای اصلاح و بهینهسازی این صفت میباشد.
|
شکل 7- تنوع میزان فنل کل در بذر ژنوتیپ های مختلف نخود. گونه C.arietinum تنها گونه زراعی و سایر گونهها، گونههای وحشی جنس نخود میباشند.
اکامپو و همکاران (30) در ارزیابی 228 توده از گونههای وحشی یکساله نخود برای جستجوی محتوای پروتئین دانه بیشتر از نخود زراعی در مرکز بینالمللی تحقیق کشاورزی در نواحی خشک تنوع قابلملاحظه ای را بین گونههای مختلف مشاهده نمودند، طبق این مشاهدات تنوع محتوای پروتئین دانه از 168 گرم بر کیلوگرم در C.cuneatum تا 268 گرم بر کیلوگرم در C.pinnatifidum با میانگین محتوای پروتئین دانه 207 گرم بر کیلوگرم در میان هشت گونه وحشی متغیر بود.
مقایسه محتوای فلاونوئید در میان گونههای مختلف نشاندهنده تنوع درون گونهای بالا ازنظر این صفت در میان ژنوتیپ های مختلف گونه C.reticulatum میباشد. وجود تنوع بالا ازنظر میزان فلاونوئید در گونه C.reticulatumنشان میدهد که میتوان از اینگونه برای اصلاح و افزایش محتوای فلاونوئید گونه زراعی بهره جست تا به این شکل قدم مثبتی برای تهیه غذاهای کاربردی (functional food) و سالمسازی تغذیه در جهت افزایش خصوصیات ضد سرطانی غذاها برداشت. میانگین میزان فنل کل در کلیه گونههای وحشی از گونه زراعی بیشتر بود. اگرچه میزان فنل کل تنوع قابلملاحظه ای بین ژنوتیپهای مختلف گونه C.reticulatum نشان داد اما این محتوا در کلیه ژنوتیپهای گونه C.bijigum و C.echinospermum در سطح بالایی وجود داشت.
وفور ترکیبات فنلیک در حبوبات، این مواد را بهعنوان منابع غذایی مهم سرشار از آنتیاکسیدانهای فعال نموده است. مقادیر فعالیت پلی فنلها، فلاونوئیدها و آنتیاکسیدانها میان حبوبات مختلف به شدت فرق میکند (39، 48 و 49). نخود منبع خوبی برای ترکیبات بیواکتیو (پلی فنلها و فلاونوئیدها) است (5و 13). پوسته رنگی نخود حاوی سطح بالای ترکیبات پلی فنلیک است (16). تنوع رنگ پوشش بذر نخود رنگی را مدلی بالقوه و قوی برای بررسیهای غذاهای کاربردی ساخته است. نتایج بهدستآمده در این تحقیق نشان میدهد که اصلاح و بهینهسازی محتوای ترکیبات فنلی گونه زراعی با بهرهگیری از تنوع موجود در ژرمپلاسم خویشاوندان وحشی آن وجود دارد. ترکیبات فنلی و فلاونوئیدها به دلیل داشتن خواص آنتیاکسیدانی منحصر به فرد، امروزه نقش بسیار مهمی در سالمسازی تغذیه بشر برای در دسترس قرارگرفتن رژیم ضد سرطان دارند و از اینرو میتوان از این خزانه ژنی ارزشمند برای افزایش کیفیت تغذیهای گونه زراعی استفاده نمود. علاوه بر این با توجه به اینکه یکی از اعمال بیولوژیکی فلاونوئیدها نقش حفاظتی آنها در برابر تنشها بهخصوص دفاع در برابر پاتوژنها و تحمل درجه حرارت پایین میباشد (36 و38)، امروزه توجه خاصی به افزایش سطح بیان این ترکیبات در گیاه از طریق روشهای اصلاح سنتی و یا انتقال ژن برای افزایش توان تحمل آن در مواجهه با عوامل تنشزا میشود. از اینرو این اعتقاد وجود دارد که تحقیقات در مورد وجود فلاونوئیدها در گونههای وحشی نخود که مقاومت به بیماری و آفات را تضمین میکنند باید تقویت شوند (26). در بررسی بر روی گونههای نخود وحشی مشخصشده است که گونههایی که ایزوفلاونوئید بیشتری در مقایسه با بقیه دارند خاصیت ضد تغذیهای بیشتری برعلیه Helicovera armigera، مهمترین آفت نخود دارند (32).
مقایسه درصد محتوای آب برگ در ژنوتیپهای نخود نشان داد که درصد محتوای آب برگ در گونههای C.reticulatumو C.echinospermumبیشتر از گونه زراعی و در گونه C.bijigumکمتر از گونه زراعی بود. محتوای آب نسبی برگ یک شاخص کلیدی نشاندهنده درجه هیدراتاسیون بافت یا سلول است که برای بهینه انجام شدن اعمال فیزیولوژیکی و فرآیندهای رشد ضروری است (4). اختلاف در محتوای نسبی آب برگ میتواند برای انتخاب ژنوتیپهای با عملکرد بالا که تورگر سلول را برای تولید عملکرد نسبی بالاتر در شرایط تنش حفظ میکنند به کار گرفته شود (7). محتوای نسبی آب بالای ژنوتیپهای مقاوم احتمالاً به توانایی بهتر آنها برای دریافت آب در پتانسیلهای پایین آب خاک مربوط است، این ویژگی موجب حفظ تورگر و در نتیجه فرایندهای وابسته به تورگر نظیر باز بودن روزنهها، فتوسنتز، رشد بخش هوایی و گسترش و توسعه ریشه در اعماق خاک میشود (6). بنابراین از بالا بودن محتوای نسبی آب برگ گونههای C.reticulatumو C.echinospermum میتوان برای افزایش تحمل خشکی گونه زراعی از طریق تلاقی بینگونهای و یا از طریق روشهای انتقال ژن بهره برد.
مقایسه میانگین سطح برگ ویژه در گونههای مختلف نخود نشان داد که سطح برگ ویژه در گونه زراعی و گونه C.bijigum به ترتیب کمتر از سایر گونههای وحشی است. بنابراین در این صفت برتری با گونه زراعی و گونه C.bijigum است. زیرا برگهای با سطح برگ ویژه پایینتر معمولاً کارایی مصرف آب بالاتری داشته و ظرفیت فتوسنتزی بالاتری به ازاء هر واحد سطح برگ دارند. کاهش سطح برگ موجب کاهش از دست رفتن آب از طریق تعرق میشود. این کاهش میتواند بهواسطه افزایش ریزش برگها در تنش و یا تغییر در مورفولوژی برگها با کاهش تعداد برگچهها و یا کوچک شدن برگها صورت پذیرد (15). سطح برگ ویژه نشان دهنده دانسیته و ضخامت برگ است. سطح برگ ویژه یک پارامتر انعطافپذیر است که بستگی به فاکتورهای متعددی ازجمله سن برگ و شرایط رشد دارد و درواقع نشان دهنده اثر شرایط محیطی بر ساختمان برگ است (27). گونههای با سطح ویژه برگ پایینتر، معمولاً برگهای کوچکتر و ضخیمتری دارند و تعداد واحد فتوسنتز کننده بیشتری در واحد سطح برگ دارند. این گیاهان درواقع دارای یک مکانیسم حفاظتی هستند که ازیکطرف برای انجام فتوسنتز کافی و راه انداختن فرایندهای ضروری سطح برگ را در حد مطلوب حفظ کرده و از طرف دیگر از اتلاف آب بیشتر بهواسطه داشتن سطح تبخیر و تعرق بیشتر جلوگیری مینماید (24).
پوراسماعیل و همکاران (33)در بررسی صفات فیزیولوژیکی مؤثر در تحمل خشکی در سه گونه وحشی نخود نشان دادند که گونههای مختلف مکانیسمهای متفاوتی را برای کاهش اثرات مخرب تنش خشکی به کار میگیرند. بر این اساس کارایی بالای فتوسنتز از طریق حفظ نسبت بالای Fv/Fm در C. echinospermum و C. reticulatum میزان فتوسنتز بیشتر در واحد سطح برگ از طریق حفظ محتوای کلروفیل بالاتر در C. judaicum و C. reticulatum مکانیسمهای احتمالی تحمل خشکی در این گونهها گزارش شدند. بنابراین اگرچه گونه C.bijigum محتوای آب پایین دارد اما با داشتن سطح برگ ویژه پایین
میتواند تحمل بهتری نسبت به خشکی نشان بدهد. این مسئله نشان میدهد گونههای مختلف مکانیسمهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی بالقوه متفاوتی دارند که این مکانیسمها به سازگاری بهتر آنها با شرایط اکولوژیکیشان کمک میکند. وجود این اختلافات نوید دهنده امکان بهرهبرداری از پتانسیلهای موجود در خویشاوندان وحشی برای بهبود صفات گونههای زراعی میباشد.
نتیجهگیری
تنوع ژنتیکی اساس اصلاح نباتات است، ازاینرو ارزیابی
تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی و خویشاوندان وحشی آنها برای برنامههای اصلاح نباتات و حفاظت از ذخایر توارثی از اهمیت زیادی برخوردار است. شناخت تنوع ژنتیکی و تخمین میزان تنوع ژنتیکی بهعنوان یکی از گامهای پایهای و اساسی در نگهداری و حفاظت مواد ژنتیکی در بانکهای ژن و اجرای برنامههای به نژادی است. تجربیات بهدستآمده در این تحقیق نشان میدهد که تنوع بالقوه نه تنها در میان گونههای مختلف بلکه در بین ژنوتیپ های مختلف یکگونه وجود دارد که از این تنوع میتوان برای بالابردن پایه ژنتیکی ارقام زراعی استفاده نمود. از اینرو ضرورت دارد تا ساختار ژنتیک گونههای وحشی بهخوبی مورد بررسی قرار بگیرد تا بتوان از ظرفیتهای بالقوه موجود در این نمونهها برای پیشبرد اهداف اصلاحی و تأمین امنیت غذایی استفاده نمود.