جدول ۴-۲- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه ۵۱
جدول۴-۳- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک مورد بررسی در تیمارهای آبی مختلف ۵۲
جدول۴-۴- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات فیزیولوژیکی مورد مطالعه ۵۳
جدول۴-۵- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در دو گونه مورد مطالعه ۵۳
جدول۴-۶- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در تیمارهای آبی مختلف ۵۴
جدول۴-۷- نتایج تجزیه واریانس(مقایسه میانگین) جذب عنصر… ۵۸
جدول۴-۸- مقایسه میانگین جذب عنصر در دو گونه مورد مطالعه ۵۶
جدول۴-۹- مقایسه میانگین جذب عنصردرتیمارهای آبی مختلف ۵۶
جدول۴-۱۰- شاخص تحمل به تنش (STI) در دو گونه مورد مطالعه ۵۹
جدول۴-۱۱- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات مورد مطالعه………………………………………………………………………۶۱
جدول ۴-۱۲- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه…………………………………………………………………..۶۱
جدول ۴-۱۳- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در زمانهای مختلف…………………………………………………………………………۶۲
جدول ۴-۱۴- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در تیمارهای آبی مختلف………………………………………………………………….۶۲
جدول ۴- ۱۵- نتایج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه ویول………………………………………………………………………۶۳
جدول ۴-۱۶- نتایج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه بلوط ایرانی……………………………………………………………….۶۴
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل۱-۱- واکنش زنجیرهای پلیمراز ۲۶
شکل ۱-۲- رونویسی ۲۷
شکل۱-۳- پردازش ۲۷
شکل ۱-۴- ترجمه ۲۸
شکل ۱-۵- نسخه برداری معکوس ۲۹
شکل ۴-۱- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت پتاسم برگ ۵۷
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
شکل۴-۲- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم برگ ۵۷
شکل۴-۳- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم ریشه ۵۸
شکل ۴-۴- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم برگ ۵۸
شکل ۴-۵- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم ساقه ۵۸
شکل۴-۶- تصویر ژل بارگذاری شده…………………………………………………………………………………………………………………………………..۶۸
فصل اول:
مقدمه و کلیات
۱-۱- مقدمه و هدف
جنگلهای زاگرس از گستردهترین اکوسیستمهای جنگلی در حال تخریب در ایران میباشند و دومین اکوسیستم طبیعی بعد از جنگلهای شمال محسوب میشوند که از لحاظ حفاظت آب و خاک و مسائل اقتصادی، اجتماعی اهمیت بالایی دارد (حسینی و همکاران، ۱۳۸۷). بنابراین احیاء و غنیسازی این جنگلها با گونه های مختلف جنس بلوط که مهمترین جنس تشکیل دهنده آن است، ضروری میباشد (ذوالفقاری، ۱۳۸۷). اما جنگلهای زاگرس به دلیل داشتن اقلیم مدیترانهای، دارای فصل خشک طولانی در طی دوره رویش گیاهی و پراکنش نامنظم بارندگی در طول سال هستند و در نتیجه مقدار آب در دسترس این جنگلها به عنوان یک فاکتور محدود کننده اولیه در تجدید حیات گونه ها به ویژه بلوط محسوب می شود. طبق نظر محققین جنگلهای بلوط غرب در زمره جنگلهای خشکیگرا هستند. سه گونه بلوط در کل زاگرس وجود دارد که هر ۳ گونه بومی ایران میباشند و مورد قبول اکثر گیاه شناسان ایران است. این گونه ها شاملQuercus infectoria و Quercus libania و Quercus brantii میباشند (جزیرهای و ابراهیمی، ۱۳۸۲).
بر اساس مناطق رویشی، رویشگاه گونه های مختلف زاگرس را به دو بخش متمایز تحت عنوان زاگرس شمالی و زاگرس جنوبی تقسیم نموده اند. زاگرس شمالی رویشگاه ویژهQuercus libani Olivier است که البته در قسمت هایی از این حوزه با Q. infectoria Olivier یاLindl Q. brantii یا با هر دو مخلوط میگردد. اما زاگرس جنوبی که دارای اقلیم خشکتری نسبت به زاگرس شمالی است، رویشگاه ویژه گونه Q. brantii است (جزیرهای و ابراهیمی، ۱۳۸۲).
تنشهای غیر زیستی مانند خشکسالی پدیده های مهمی هستند و بر روی سلامت، بهرهوری و تناسب جنگلهای ما اثر گذار میباشند، بنابراین نیازمند به درک ژنومی و اکوفیزیولوژیکی پاسخ درختان جنگلی به تغییر شرایط آب و هوایی میباشد (راجورا و همکاران[۱]، ۲۰۱۱). کمبود آب، یک مشکل جهانی رو به افزایش است. کمبود آب تولید بسیاری از اکوسیستمهای طبیعی را مخصوصاً در اقلیمهای خشک محدود می کند. به علاوه تنش آبی به عنوان مهمترین تنش غیرزیستی نقش مهمی در کاهش تنوع ژنتیکی و عملکرد گیاهان در جهان دارد (کوچکی و همکاران،۱۳۸۴). هر چند جنگلهای غرب ایران از نظر وسعت بیشترین سطح جنگلهای کشور را داراست، اما از نظر اقتصادی (تولید چوب) بعد از جنگلهای شمال کشور قرار دارد و نقش اصلی این جنگلها حفاظت از آب و خاک است که نباید نادیده گرفته شود. بنابراین به منظور احیاء جنگلهای غرب کشور به ناچار باید از گونه های سازگار و بومی جنگلهای زاگرس استفاده گردد (فتاحی،۱۳۷۸).
بارتلس و سانکار[۲] (۲۰۰۵) بیان کردند که خشکی علاوه بر ایجاد تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی، در سطح مولکولی نیز تغییراتی را به وجود میآورد. تا امروزه مطالعات کمی در زمینه تنشهای محیطی بر روی درختان جنگلی صورت گرفته که هدف اصلی آنها شناسایی و ایجاد واریتههایی است که بتوانند به خوبی در برابر تنشها از خود مقاومت نشان داده و محصول بیشتری تولید نمایند. از اینرو استفاده از فنهای جدید جهت انجام مطالعه بر روی تنشهای محیطی امری اجتناب ناپذیر بوده و از لحاظ اقتصادی نیز قابل توجیه است (خویدکی، ۱۳۸۹). با بهره گرفتن از مطالعات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی، میتوانیم روشهای اصلاحی مختلفی که برای مقاومت به خشکی وجود دارند را شناسایی کنیم (نوروزی، ۱۳۸۳).
بررسیها نشان داده که زادآوری طبیعی جنس بلوط اغلب با مشکلاتی مواجه است (تادانی[۳] و همکاران، ۱۹۹۵) و کیفیت پایین نهالهای بلوط نیز جنگلکاری با این گونه را با مشکل روبرو کرده است (کلارک[۴]و همکاران،۲۰۰۰)، بنابراین مطالعه خصوصیات مورفولوژیکی و رویشی (ریچ [۵]و همکاران، ۱۹۹۲) و همچنین مشخصات فیزیولوژیک (جذب و انتقال و فتوسنتز) روی مقاومت گیاه در برابر خشکی دارای اهمیت بسیار میباشد و بر این اساس است که اختلاف در استراتژی مقاومت به خشکی در گیاهان در گونه ها یا اکوتیپهای مختلف وجود دارد (لویا و فرناندزالس[۶] ، ۱۹۹۸).
امروزه روشهایی استفاده می شود که میتوانند اظهار متفاوت ژنها را در بین نمونههای آزمایشی شناسایی کنند. یکی از بهترین این روشها cDNA-AFLP میباشد که این روش به دلیل تکرارپذیری و حساسیت بالا، به وفور مورد استفاده قرار میگیرد (باچم[۷] و همکاران، ۱۹۹۶). روشcDNA – AFLP به ما اجازه میدهد تا اظهار متفاوت از رونوشتها را با بهره گرفتن از PCR تشخیص دهیم.
با توجه به مطالب گفته شده در بالا و اهمیت روز افزون خشکی و تخریب جنگلهای زاگرس و عدم موفقیت در جنگلکاریها، تحقیق حاضر در نظر دارد به بررسی و مطالعه پاسخهای مرفولوژیکی، فیزیولوژیکی و ژنتیکی با بهره گرفتن از نشانگر مولکولی cDNA-AFLP، نهالهای سه گونه بلوط ایرانی، دارمازو و ویول نسبت به تنش خشکی به منظور شناخت عکسالعملهای گونه های مختلف بلوط با تنش کمبود آب، بپردازد.
سوالات اصلی این پژوهش به شرح ذیل میباشد:
- آیا تنش خشکی باعث ایجاد تفاوت الگوهای باندی اظهار شده cDNA-AFLP در سه گونه بلوط زاگرس، نسبت به کنترل می شود؟
- آیا شدت تنش خشکی یا تیمارهای آبی مختلف در بروز الگوهای باندی و نوع الگوهای موثر است؟
- آیا بافتهای ریشه و برگ از نظر نوع الگوهای باندی در واکنش به خشکی متفاوت هستند؟
- آیا گونه های مختلف بلوط زاگرس از نظر پاسخ به پارامترهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و جذب عناصر با هم تفاوت دارند؟
هدفهای این پژوهش نیز با توجه به سوالات مطرح شده در بالا به صورت زیر میباشد:
- تعیین تفاوتهای موجود در الگوهای باندی گونه های مختلف بلوط با بهره گرفتن از cDNA-AFLP در حالت تنش خشکی نسبت به کنترل برای شناسایی باندهای Informative در هر گونه به طور جداگانه.
- مقایسه الگوهای باندی بیان شده هر یک از بافتهای ریشه و برگ.
- مقایسه پاسخهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و جذب عناصر در سه گونه بلوط زاگرس و شناسایی مقاومترین گونه بر اساس پارامترهای مورد مطالعه.
۱-۲- کلیات
۱-۲-۱- نقش آب در اعمال گیاهان
اهمیت آب در تولید محصولات گیاهی غیرقابل انکار است. وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. بسیاری از اعمال حیاتی گیاهان توسط آب کنترل می شود و اکثر اندامها و سلولهای گیاهی دارای مقدار قابل توجهی آب هستند و میزان آن در بافتهای مختلف متفاوت بوده از ۲ درصد در بعضی بذور خشک تا ۴۰ درصد در بافتهای چوبی در حال خواب و همچنین ۸۰ تا ۹۵ درصد وزن بافتهای غیر چوبی مثل برگها و ریشهها و در میوههای آبدار (مثل هندوانه) دیده می شود. کلیه فعالیتهای فیزیولوژیک درختان مثل کربنگیری، تنفس و تعرق به وجود آب بستگی دارد (مروی مهاجر،۱۳۸۴ ). آب هم حلال است و هم وسیلهای برای انتقال مواد به داخل گیاه است. کمبود آب در گیاه باعث توقف رشد و ادامه این کمبود منجر به اختلالات برگشتناپذیر میگردد و گاهی هم موجب مرگ گیاه می شود. که این عمل در نواحی گرم و خشک و یا گیاهانی که بر اساس ویژگی گونه ای دارای تبخیر شدید میباشند، به سرعت اتفاق میافتد (لسانی و مجتهدی، ۱۳۸۱).
۱-۲-۲- تنش
اصطلاح تنش به هر عامل محیطی که بطور بالقوه تأثیر نامطلوبی بر موجودات زنده داشته باشد، اطلاق می شود (افلاطون و دانشور، ۱۳۷۲). تنش نتیجه یک سری روند غیرعادی از فرایندهای فیزیولوژیکی بوده و متأثر از یک یا ترکیبی از عوامل زیستی و محیطی میباشد، به عبارتی تنش عبارت است از قرار گرفتن ارگانیسم تحت تأثیرشدتی از یک یا چند عامل محیطی که موجب افت ظاهری، بازده و یا ارزش ارگانیسم می شود (حکمت شعار، ۱۳۷۲).
تنشهای محیطی به ویژه خشکی از مهمترین عوامل کاهش رشد در مراحل رشد و نمو گیاه میباشد. تنش معمولاً به عنوان یک عامل خارجی که اثرات سوء برگیاه بجا میگذارد تعریف می شود و خشکی شایعترین تنش محیطی (غیر زنده) است که تقریباً تولید ۲۵ درصد از زمینهای جهان را محدود می کند. مسئله خشکی و کم آبی در ایران همواره یکی از مهمترین مسائل و مشکلات کشاورزی بوده به طوری که کشورمان با متوسط نزولات آسمانی معادل ۲۴۰ میلی متر در زمره مناطق خشک و نیمه خشک دنیا طبقه بندی می شود (سرمدنیا، ۱۳۷۲).
گیاهان عکسالعملهای متفاوتی را برای مقابله با تنش و حفاظت خود از آسیبهای وارده ناشی از تنش بروز می دهند. تحمل یا مقاومت به تنش[۸] یکی از پاسخهای گیاه برای تطابق با شرایط نامساعد محیطی است (تایز و زایگر[۹]، ۲۰۰۲). بردباری به معنای توانایی سازگاری، اجتناب یا تحمل تنشهاست. سازگاری[۱۰] (مانند توسعه بافت آیرانشیم در شرایط غرقابی و کاهش سطح برگ در شرایط خشکی) نوعی بردباری دائمی در برابر تنشها است که تحت تنشهای طولانی مدت با تغییرات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی ایجاد می شود (کوپمن[۱۱] و همکاران، ۲۰۱۰). سختواره شدن نیز نوعی سازگاری تدریجی گیاه در برابر تنش محیطی است. اما اجتناب[۱۲] روشی است که گیاه طی آن از مواجه با تنش دوری می کند (مانند چرخهی زندگی کوتاه گیاهان علفی، به خواب رفتن در شرایط سخت محیطی). تحمل نیز نوعی پاسخ مقاومتی گذرا به منظور کاهش یا ترمیم خسارت ناشی از تنش به کمک تغییرات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی (مانند افزایش میزان اسمولیتها در تنش خشکی) میباشد (تایز و زایگر، ۲۰۰۲).
۱-۲-۳- تنش خشکی
در مورد خشکی تعاریف مختلفی ارائه شده که هر کدام مفهوم خاصی از خشکی را بیان می کند. متخصصین کشاورزی، خشکی را به معنی کمبود طولانی و قابل توجه رطوبت خاک یا ذخیره آب خاک در ناحیه ریشه گیاهان میدانند که این عامل در ارتباط با مراحل حساس رشد گیاه میباشد (زهراوی، ۱۳۷۸).
کرامر (۱۹۸۳)، خشکی را به عنوان نبود یا کمبود بارندگی در مراحل حساس رشد گیاه تعریف نموده است. به عقیده وی طول دوره بدون بارندگی که موجب صدمه به گیاه می شود، تابع نوع گیاه، ظرفیت نگهداری آب خاک و همچنین شرایط اتمسفری که بر روی میزان تبخیر و تعرق تاثیر میگذارد، میباشد. از طرف دیگر ویتز[۱۳] (۱۹۷۱) خشکی را دورهای که کمبود آب چه به صورت حاد و چه به صورت مزمن، رشد گیاه را تحت تاثیر قرار میدهد و مانع رشد طبیعی آن می شود، تعریف مینماید. رایجترین تعریف خشکی توسط ادمیدز[۱۴] و همکاران (۱۹۸۹) مطرح شده است، آنها معتقدند که کمبود یا تنش رطوبت هنگامی افزایش مییابد که تقاضای تبخیر اتمسفر بالای برگها (یعنی تبخیر و تعرق پتانسیل) از ظرفیت و توانایی ریشهها برای استخراج آب از خاک (یعنی تبخیر و تعرق حقیقی) تجاوز نموده و فراتر رود. بیشتر دانشمندان فیزیولوژی گیاهی، از تعریف ادمیدز و همکاران برای خشکی استفاده مینمایند. صرف نظر از خشکی، فصلی که تحت عنوان خشکسالی نیز تعریف می شود و امکان عملکرد اقتصادی را در طول فصل خشک محدود نموده و یا از آن جلوگیری مینماید نیز جدی و مهم میباشد. بروز خشکیهای احتمالی و اتفاقی که از الگوی نامنظم بارندگی ناشی می شود و به صورت متناوب و غیر قابل پیش بینی در مراحل مختلف رشد و نمو گیاهی به وقوع میپیوندد، موجب صدمات عمده قابل مشاهده و همچنین غیر قابل مشاهده در گیاه میگردند (آرئودیو[۱۵]، ۱۹۸۹).
تنش کمبود آب و تنش خشکی در منابع مختلف معمولا به صورت معادل یکدیگر به کار میروند ولی برخی منابع برای این دو واژه تمایزی در نظر گرفتهاند. خشکی یک اصطلاح هواشناسی بوده و بیانگر دورهای است که در آن مقدار بارندگی کمتر از مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل باشد. چون کمبود باران باعث تنش کمبود آب خواهد شد، لذا واژه تنش خشکی برای مواردی که تنش در اثر عدم وقوع بارندگی مفید ایجاد شده است بهکار میرود و بعبارت دیگر، در این حالت تنش کمبود آب به طور طبیعی مدنظر است. از طرفی اگر گیاه به طور مصنوعی تحت شرایط تنش رطوبتی قرار گیرد در این صورت واژه تنش کمبود آب بهکار برده میشود. چنانچه در اثر خشکی، رطوبت داخلی گیاه به کمتر از ۵۰% مقدار عادی خود برسد در این صورت گیاه دچار کمبود آب میگردد و چنانچه رطوبت داخلی گیاه کمتر از مقدار عادی ولی بالاتر از ۵۰% باشد پسآبیدگی[۱۶] میگویند (سرمدنیا و همکاران، ۱۳۶۸). خسارت وارده به گیاه در اثر تنش خشکی، بسته به طول مدت خشکی، زمان وقوع تنش، فراوانی وقوع تنش، نوع گیاه و خصوصیات ذاتی خاک متفاوت است. کاهش محتوای آب خاک تاثیر منفی بر روابط آبی گیاه (بابو و رائو[۱۷]، ۱۹۸۳)، فتوسنتز (باگساری[۱۸] و همکاران،۱۹۷۶)، تغدیه مواد معدنی، متابولیسم و رویش دارد. تقسیم بندیهای متفاوتی برای مکانیسمهای مقاومت به تنش خشکی در گیاهان ارائه شده است. سه مکانیسم عمده مقاومت به تنش کمبود آب در گیاهان شامل (۱) مقاومت به خشکی از طریق گریز از خشکی (مانند گیاهان علفی یکساله)، (۲) مقاومت به خشکی از طریق اجتناب از خشکی با بالا نگهداشتن پتانسیل آبی در بافتها و (۳) مقاومت به خشکی از طریق تحمل پتانسیل آبی پایین در بافتها میباشد (لویت[۱۹]، ۱۹۸۰ و جیو[۲۰]، ۱۹۹۱).
۱-۲-۴- جنگلهای زاگرس
کوههای زاگرس که از شمال غرب تا جنوب غرب ایران گسترش مییابد به علت جذب رطوبت ابرهای بارانزا از نواحی غرب با مبدا دریای مدیترانهای، شرایط لازم را جهت استقرار و گسترش پوشش جنگلی به وجود آورده است. جنگلهای این ناحیه از پیرانشهر در آذربایجان غربی و در امتداد رشته جبال زاگرس و بختیاری تا اطراف فسا در استان فارس ادامه مییابد. طول این نوار جنگلی بیش از هزار کیلومتر و عرض آن ۵۰ تا ۱۰۰ کیلومتر است که معمولا منقطع بوده و فقط در قسمت کوههای بختیاری از پیوستگی بیشتری برخوردار میباشد (مهاجر، ۱۳۸۵). بودرو[۲۱](۱۹۶۱) ایران را با متوسط بارندگی ۲۵۰ میلی متر در سال در رده مناطق خشک جهان طبقه بندی نموده و جنگلهای زاگرس واقع در دامنههای غربی ایران را نیز جزء جنگلهای نیمه خشک معرفی کرده است و آن را از ناحیه Pontic، از منطقه Euro – Siberian، وابسته به اقلیم Holarctic میداندکه آب و هوای شبهمدیترانهای با بارانهای زمستانه- بهاره و خشکی تابستانه دارد و میزان بارندگی سالانه از ۵۰۰ تا ۷۵۰ میلی متر نوسان دارد. اما طبق نظر جزیرهای و ابراهیمی رستاقی (۱۳۸۲) جنگلهای زاگرس با اقلیم مدیترانهای جز جنگلهای خشکیگرا هستند و میتوان آنها را دنباله پوشش جنگلی ارمنستان دانست که در خارج از مرز ایران، در عراق، ترکیه، سوریه، لبنان و اردن نیز گستردگی دارد. با توجه به تعداد زیادی از گونه درختی و درختچهای که در جنگلهای زاگرس وجود دارند، درصد بالای ترکیب گونه بلوط در اکثر نقاط به صورت غالب است و میتوان گفت جنس بلوط مشخص کننده سیمای ظاهری این جنگلهاست، به همین دلیل این جنگلها اکثرا به جنگلهای بلوط مشهورند (مهاجر، ۱۳۸۵). قدمت تکوین این جنگلها، بنا به مطالعات گردهشناسی که در جنگلهای بلوط انجام گرفته به بیش از ۵۰ قرن میرسد و در این مدت طولانی جنگلها به شدت در معرض بهره برداری و آسیب قرار گرفتهاند که علاوه بر کاهش انبوهی و حجم درختان سرپا، منجر به ایجاد گسستگی در یکپارچگی جنگلها گردیده است که حاکی از تجاوزات دیرینهی انسان و دام میباشد. همچنین کشاورزی محدود، به علت خاک خیلی سست و ضعیف و عدم تجدید حیات، به علت چرای سنگین و فرسایش خاک، مانع رشد نهالها می شود که در نتیجه وسعت این جنگلها را روز به روز کاهش میدهد (فتاحی، ۱۳۷۳).
از مهمترین گونه های درختی و درختچهای حوزه زاگرس میتوان به گونه هایی از قبیل بلوط ایرانی (Quercus brantii)، دارمازو (Q. infectoria)، ویول(Q. libanii)، کیکم (Acer monspesulanu)، بنه(Pistacia khinjuk)، کلخونگ(P. mutica)، بادام(Amygdalus scoparia)، داغداغان(Celtic caucasica)، دافنه(Daphne sp.)، ارس(Juniperus excels) و گلابی(Pyrus sp.) اشاره نمود (طاهری آبکناری، ۱۳۸۷).
بر اساس مناطق رویشی، رویشگاه گونه های مختلف زاگرس را به دو بخش متمایز تحت عنوان زاگرس شمالی و زاگرس جنوبی تقسیم نموده اند. زاگرس شمالی رویشگاه ویژه Olivier Quercus libani است که البته در قسمت هایی از این حوزه با Q. infectoria Olivier یا Q. brantii Lindl یا با هر دو مخلوط میگردد. اما زاگرس جنوبی که دارای اقلیم خشکتری نسبت به زاگرس شمالی است، رویشگاه ویژه گونه Q. brantii است (جزیرهای و ابراهیمی رستاقی، ۱۳۸۲).
۱-۲-۵- جنس بلوط
جنس بلوط (Quercus L.) از مهمترین جنسهای تیرهی راش (Fagaceae) به شمار می آید که گونه های مختلف آن سطوح وسیعی را در جنگلهای هیرکانی، ارسباران و زاگرس پوشش می دهند (پناهی، ۱۳۹۰). تنوع قابل ملاحظه و کارکردهای متعدد گونه های بلوط، ارزش آنها را دو چندان مینماید. قابلیت سازگاری زیاد با شرایط مختلف رویشگاهی، امکان تکثیر با هر دو روش تجدید حیات جنسی (تولید بذر) و غیر جنسی (تولید جست)، مقاومت زیاد در برابر آفات و امراض، تولید محصولات غیر چوبی متنوع از جمله مزایای درختان بلوط میباشند (دیوان فر، ۱۳۶۱ و طباطبایی و قصریانی، ۱۳۷۱؛ ثابتی، ۱۳۷۳؛ فتاحی، ۱۳۷۳؛ پورهاشمی، ۱۳۸۲؛ جزیرهای و ابراهیمی رستاقی، ۱۳۸۲؛ صادقی و همکاران، ۱۳۸۸؛ پناهی، ۱۳۹۰؛ هیورد و استون[۲۲]، ۲۰۰۵). در برخی مناطق جنگلی ایران همانند زاگرس میتوان رمز بقاء و پایداری اکوسیستمهای جنگلی را مرهون وجود گونه های مختلف بلوط در این جنگلها دانست، به طوری که انعطافپذیری زیاد و نرمش اکولوژیکی مطلوب بلوطها توانسته طی سالیان و قرنهای گذشته، فشارهای مختلف وارده بر این جنگلها را تحمل نموده و به نوعی با آنها سازگار شده است (پناهی، ۱۳۸۶)
خانواده راش یا پیاله داران از شاخه نهاندانگان دو لپهای بوده و دارای ۹ جنس در سراسر دنیا میباشد (بورگارت[۲۳]، ۱۹۹۹). جنسهای این خانواده عبارتند از:
Castanea L., Castanopsis Spach., Chrysolepis Hjelmqvist, Colombobalanus Nixon & Crepet, Fagus L., Formanodendron Nixon & Crepet, Lithocarpus, Blume, Quercus L., Trigonobalanus Forman.
این خانواده در ایران دارای سه جنس به نامهای راش، بلوط و شاه بلوط میباشد. جنس بلوط یکی از متنوعترین گروه ها از درختان مناطق معتدله است که با بیش از ۵۰۰ گونه در نواحی معتدله و نیمه حاره یافت می شود. این جنس به واسطه داشتن کاسه، میوه بدون شکاف و وجود فقط یک میوه داخل آن از دو جنس دیگر متمایز میگردد (مظفریان، ۱۳۸۳). آرایش برگها بر روی شاخه در بلوط به صورت مارپیچی یا حلزونی میباشد و در گونه های زیادی دارای لوب در حاشیه است. اما در بعضی گونه ها به صورت دندانهای و یا دارای برگهای کامل با یک حاشیه صاف یافت می شود. گلها تک جنسی میباشد و یک درخت ممکن است تنها دارای گلهای ماده یا گلهای نر و یا دارای هر دو گل نر و ماده نیز باشد. گلها در بهار تشکیل میشوند. خوشههای گل نر، استوانهای باریک است و باد گردهافشان و بدون گلبرگ میباشند. میوهی بلوط فندقه است که این میوه ها دارای ۱ تا ۶ سانتی متر طول و ۸/۰ تا ۴ سانتیمتر پهنا هستند. این میوه ها بسته به نوع میوه بین ۶ تا ۲۴ ماه رسیده میشوند و داخل یک ساختار فنجانی شکل قرار دارند که کوپول نامیده می شود.
سه گونه بلوط موجود در جنگلهای زاگرس از نظر ویژگیهای گیاهشناسی، شرایط اکولوژیک، ویژگیهای جنگلشناسی، فرم پرورشی و ریخت شناسی تفاوتهایی با یکدیگر دارند. گونه بلوط ایرانی Q. brantii Lindl نسبت به سایر گونه های بلوط از انعطاف پذیری اکولوژیکی بیشتری برخوردار است، بطوریکه در خاکهای مختلف با منشا تشکیلاتی آهکی و PH قلیایی فاقد آبشویی، آهک و رس استقرار مییابد و در شرایط مختلف فیزیوگرافی به راحتی مستقر می شود و دامنه پراکنش آن مانند سایر گونه ها محدودیت زیادی ندارد. این گونه نیازهای رطوبتی آن کم بوده به طوری که در خاکهای خشک نیز سازگار می شود. دارای برگهای بسیار پهنی میباشد. همچنین کرکهای فراوان سطح زیرین برگها این گونه جاذب گرد وغبار هوا بوده و به تصفیه جو کمک شایانی مینماید. این گونه در برابر آفات و امراض مقاومت بالایی داشته و به دلیل سیستم ریشه دوانی عمیق و گسترده، در برابر بادهای شدید مقاوم است (پورهاشمی، ۱۳۸۲). برگها یکنواخت و تخم مرغی شکل با حاشیه دندانهدار میباشد، کرکهای ستارهای و انبوه روی برگ و کرکهای نرم و خزی زرد رنگ پشت آنرا فرا گرفته است. روزنهها بیضوی شکل و هم سطح برگ هستند و سلولهای محافظ آنها کمی برجسته بوده و حاشیه آنها توسط موم پوشانده شده، ولی حفره روزنه قابل مشاهده است (پناهی، ۱۳۹۰). به صورت فرم دانه زاد، شاخه زاد و آمیخته با هم یافت میشوند. این گونه در شرایط جنگلی دارای تاج سبک و متقارن میباشد، تنه درخت با فرم دانهزاد و واقع در تودههای انبوه، نسبتا صاف و مستقیم و تا ارتفاع ۶ متر بدون شاخه میباشد. ارتفاع این درخت به ۲۰ متر نیز میرسد و قطر آن تا ۱۴۰ سانتیمتر گزارش شده است.
گونه ویول Q. libani Olivier از نیازهای اکولوژیکی بیشتری نسبت به دو گونه برودار و دارمازو برخوردار است و در خاکهایی که شرایط تغذیهای مناسبتری دارند، پراکنش دارند. رویشگاه اصلی این گونه خاکهای نیمه عمیق تا عمیق میباشد. سیستم ریشهای عمیق دارند و مقاومت آن در برابر بادهای سنگین و طوفان زیاد میباشد. این گونه درشتترین بذر را در بین بلوطهای بومی ایران تولید مینماید. دارای برگهای مستطیلی تا تخممرغی یا سرنیزهای هستند. قاعده برگها گرد یا قلبی شکل و برگها ۶ تا ۱۵ سانتی متر طول دارند. عرض برگ ۲ تا ۶ سانتیمتر میباشد. سطح رویی برگ فاقد کرک و سطح زیرین آن کرکدار و در بعضی مواقع بدون کرک است. برگها دندانهدار و دندانهها کوتاه و باریکاند. رگبرگها در طرفین برگ موازی همدیگرند. روزنهها تقریبا همسطح برگ و بیضوی شکل هستند، سلولهای محافظ بعضی از روزنهها کمی برجستهاند. موم لایهای نرم حاشیه روزنهها را کاملا پوشانده و فقط حفره روزنهها قابل مشاهده است (پناهی، ۱۳۹۰). این گونه دارای تاج گسترده و نامتقارن میباشد. تنه آن در جوانی صاف و بدون شیار و به رنگ قهوهای و در سنین بالا شیاردار و به رنگ خاکستری در می آید. طول تنه غالبا کوتاه و از ارتفاع حدودا ۲ متری شاخه های اصلی از آن منشعب میگردد.
گونه دارمازو Q. infectoria Olivier از نظر نیازهای اکولوژیک حدواسط دو گونه برودار و ویول است. به دلیل لوبدار بودن حاشیه برگها زیبایی خاصی داشته و رنگ سبز پررنگ و براق برگهای آن بعلاوه میوههای کشیده و نسبتا سبک آن، از جمله ویژگیهای زیباشناختی این گونه به شمار میرود (پناهی، ۱۳۸۸). دارای برگهای چرمی و واژ تخممرغی کشیده با قاعدهی گرد یا قلبی نامتقارن میباشد، روی برگ صاف و براق و پشت آن کرکدار است. روزنهها برجسته و حاشیه آنها کاملا توسط موم پوشانده شده، اما حفره روزنه قابل مشاهده است (پناهی، ۱۳۹۰). تاج این گونه پهن گرد و کشیده است و پوست تنهی آن در جوانی صاف و در سنین بالا ترک خورده، شیاردار و به رنگ خاکستری درمی آید. ارتفاع متوسط این گونه ۱۰ متر میباشد و گاهی به ۱۸ متر نیز میرسد (جزیرهای و ابراهیمی رستاقی، ۱۳۸۲).
۱-۲-۶- اثر تنش خشکی بر روی خصوصیات مورفولوژیکی درختان
تأثیر خشکی بر روی کیفیت و کمیت محصول بسیار عمیق است. تنش خشکی باعث تغییرات آناتومیکی و مورفولوژیکی درگیاهان شده و در نتیجه رشد و بهره وری را کاهش میدهد، و منجر به برخی سازگاریها نسبت به تنش خشکی می شود که می تواند در میان گونه های مختلف اختلاف داشته باشد (لویت، ۱۹۸۰). اختلافات مورفولوژیکی در بین گونه های مختلف در سازگاری آنها به محیطهای گوناگون کمک می کند (بزاز[۲۴]، ۱۹۷۹ ؛ چاپین[۲۵]، ۱۹۸۰). بنابراین در هر محیطی گیاهان با مورفولوژی و اندازه های متفاوت وجود دارند و این حالت در اکوسیستمهای مدیترانههای و خشک بیشتر دیده می شود (کومرو[۲۶]، ۱۹۸۱). مشخصات مرفولوژیکی اندامهای برگ، ریشه، ساقه و اندازه بذر ممکن است زندهمانی گیاه را در محیطهای تنشزا تحت تأثیر قرار دهد (ریچ و همکاران،۱۹۹۲). همچنین مطالعات نشان میدهد که هر چه گیاه تغییرپذیری و انعطاف مرفولوژیک و فیزیولوژیک بالاتری داشته باشد، مقاومتش به تنش بیشتر است، یعنی بعد از تنش زودتر می تواند به حالت طبیعی خود برگردد و در حالت تنش نیز کمتر تغییر مییابد (والادارس و همکاران[۲۷]، ۲۰۰۲). بنابراین از آن جایی که خشکی روی خصوصیات مورفولوژی برگ (آبرامز[۲۸]، ۱۹۹۰ ، کورو[۲۹]، ۲۰۰۶ ؛ مزوروس[۳۰]، ۲۰۰۸ و نظری ۲۰۱۲)، میزان بیوماس (فورت[۳۱]، ۱۹۹۷ ؛ رویو[۳۲]، ۲۰۰۱ ؛ گیگر و توماس[۳۳]، ۲۰۰۲ ؛ پولوس[۳۴]، ۲۰۰۷ و نظری ۲۰۱۲)، ارتفاع نهال (رویو، ۲۰۰۱)، رشد و زندهمانی (ژانگ[۳۵]، ۲۰۰۵ ؛کورو، ۲۰۰۶) و نسبت ریشه به ساقه (باچرالد[۳۶]، ۱۹۸۶ ؛ وانگ[۳۷] ،۲۰۰۳ ؛ سالوادور[۳۸]، ۲۰۰۴ ؛ بارگالی و تیواری[۳۹]، ۲۰۰۴ ؛ گروزونگ[۴۰] و همکاران، ۲۰۰۸ ؛ سوسیلوتو و برنینگر[۴۱]، ۲۰۰۷ ؛ نظری، ۲۰۱۲) تاثیر میگذارد، گونه های حساس و مقاوم به خشکی را میتوان حتیالامکان با کمک این صفات از یکدیگر تشخیص داد. شناخت این خصوصیات و مطالعه هرچه بیشتر روی آنها میتواند ما را در تشخیص مقاومترین گونه به خشکی راهنمایی کند.
۱-۲-۶-۱-تعداد برگ
تنش خشکی نه تنها اندازه برگ را محدود می کند بلکه همچنین باعث محدودیت در تعداد برگ نیز می شود (تایز و زایگر، ۲۰۰۲). ریزش برگ یا تولید برگ کمتر، یکی از واکنش های سازگاری است و مکانیسم متداولی برای بقاء گیاهان در مواجهه با تنش خشکی میباشد (زهراوی، ۱۳۷۸). هر چند که ریزش برگ ممکن است اتلاف تعرقی آب برگ را کاهش دهد ولی می تواند ظرفیت فتوسنتزی را نیز کاهش دهد (دامسین و رامبال[۴۲]، ۱۹۹۵).
فیشر و ترنر[۴۳] (۱۹۸۷) گیاهان را از نظر تاثیر تنش خشکی در ریزش برگها به دو دسته تقسیم نمودند:
الف – گیاهان تابع خشکی: این گیاهان فعالیت فتوسنتزی خود را طی دوره تنش خشکی متوقف می کنند. گیاهان یک ساله و گیاهان دایمی که دارای خزان در موقع خشکی هستند از این جمله اند.
ب – گیاهان فعال به خشکی: این گیاهان فعالیت فتوسنتزی خود را طی دوره تنش خشکی حفظ مینمایند. گیاهان دایمی همیشه سبز چوبی و گیاهان CAM از این جملهاند.
در واقع بلوطها دارای یک سری صفات مرفولوژیک در برگ هستند که آنها را در مکانهای باز، شدت نور بالا یا خشک سازگار می کند (آبرامز[۴۴]، ۱۹۸۶). برگهای گونه های مختلف بلوط دارای مشخصات مرفولوژیکی و آناتومی مختلفی هستند که توانایی آنها را در برابر خشکی بهبود میبخشد (گوردن[۴۵] و همکاران، ۱۹۸۹). همچنین در اثر تنش کمبود آب نسبت قند محلول به نشاسته افزایش مییابد و از آنجایی که نشاسته به عنوان مادهای برای رشد محسوب می شود، توسعه برگ کاهش پیدا می کند و یا حتی متوقف می شود (دیکسون و توملینسون[۴۶]، ۱۹۹۶). به طوریکه مشخصاتی مثل کاهش اندازه برگ، افزایش ضخامت برگ، افزایش ضخامت کوتیکول، افزایش تراکم روزنهای، کاهش اندازه روزنهها و کاهش تعداد برگها (گوردن و همکاران، ۱۹۸۶) همگی عکسالعملهایی هستند که مقاومت به خشکی را افزایش داده و با کاهش حرارت بالای برگ و آسیبهای فتوشیمیایی و کمک به نگهداشتن حداقل میزان فتوسنتز طی استرسهای آبی گونه بلوط را حفظ می کنند (آبرامز[۴۷] و همکاران، ۱۹۹۴).
۱-۲-۶-۲- رشد ریشه و ساقه
وقتی در طی استرسهای آبی رشد برگ کم می شود، انرژی در برگ (relative sink strength) کاهش مییابد و این امر باعث انتقال جذب به قسمت های پایینی گیاه از جمله ریشه و ساقه می شود، بنابراین رشد ریشه افزایش و نسبت ساقه به ریشه کاهش مییابد که این می تواند پاسخی عمومی در برابر استرس آبی باشد (دیکسون و همکاران، ۱۹۹۶). برخی ویژگیهای گیاهان مانند نسبت ریشه به ساقه، تراکم بیشتر طول ریشه، نفوذ عمیقتر ریشه در خاک و تراکم بیشتر ریشه های نازک باعث جذب بهتر آب و موادغذایی در تنش خشکی می شود (بوت[۴۸]، ۱۹۸۹). وقتی هر یک از فاکتورهای رشد محدودکننده باشد، آب و مواد غذایی در ریشهها حفظ می شود و در نتیجه نسبت ریشه به ساقه افزایش مییابد. نسبت ریشه به ساقه بهترین شاخص برای پتانسیل زندهمانی نهال در مناطق خشک است (تامپسون[۴۹]، ۱۹۸۵). نهالهایی با سیستم ریشه بزرگتر، آب بیشتری را جذب می کنند (کارلسون و لسترن[۵۰]، ۱۹۸۷). کمبودهای ملایم آب رشد ریشه را تحت تأثیر قرار میدهد و بنابراین نسبت بیوماس ریشه به ساقه توسط یک تعادل عملکردی بین جذب آب توسط ریشه و فتوسنتز توسط ساقه تعیین می شود، بهعبارت دیگر یک ساقه تا زمانی رشد می کند که جذب آب توسط ریشه برای رشد بیشتر آن محدود کننده شود و برعکس ریشه تا زمانی رشد می کند که تقاضا برای مواد فتوسنتزی ساقه با تولید آن مواد برابر نباشد و کاهش آب این تعادل عملکردی را تغییر میدهد. این عوامل باعث رشد ترجیحی ریشه به اعماق خاک مرطوب می شود و در نتیجه نسبت ریشه به ساقه در شرایط کمبود آب افزایش مییابد (تایز و زایگر، ۲۰۰۲).
الگوی مطلوب رشد ریشه بستگی به ترکیبی از توزیع بارندگی در طول سال، عمق خاک، خصوصیات فیزیکی خاک (بافت و ظرفیت نگهداری آب) و تقاضای آب اندامهای هوایی در یک محصول در حال رشد و رقابت بین گیاهی دارد. بسیاری از ویژگیهای ریشه جذب آب را تحت تأثیر قرار می دهند که شامل وزن کل، توزیع عمومی، حداکثر عمق جستجوکننده، انشعابات، قطر تارهای کشنده و احتمالا ایجاد گره به وسیله میکوریزای همزیست میباشد (کافی و دامغانی، ۱۳۸۶). بسیاری از گونه های گیاهی به وسیله افزایش سهم اسمولیتها اختصاص یافته به رشد ریشه و بنابراین افزایش نسبت ریشه به اندامهای هوایی و حجم آب قابل دسترس برای گیاه به خشکی پاسخ می دهند (پیتکاریان و گریس[۵۱]، ۱۹۸۲). بهطورکلی بلوطها دارای ریشه های عمیقی هستند و گونه های بردبار به خشکی نسبت به گونه های دیگر در شرایط تنش میباشند و طول ریشه خود را به ازای هر واحد سطح برگ بیشتر افزایش می دهند. ریشهدوانی زیاد و عمیق از پاسخهای سازگاری بلوطها در برابر تنش کمآبی است (پالاردی و رودز[۵۲]، ۱۹۹۳) و نهالهای بلوط قبل از اینکه در معرض تابستانهایی با خشکی شدید قرار بگیرند سیستم ریشهای خود را گسترش می دهند (متی[۵۳] و همکاران، ۱۹۹۶؛ متزنر[۵۴] و همکاران، ۲۰۰۳).
۱-۲-۶-۳- بیوماس
کمبود آب عموما تولید ماده خشک را در کلیه اندامهای گیاه کاهش میدهد (بارله[۵۵] و همکاران، ۲۰۰۶؛ رویو و همکاران، ۲۰۰۱). افزایش بیوماس خشک در تنشهای ملایم و متوسط می تواند بهدلیل افزایش وزن ریشه باشد (نگیون و لامنت[۵۶]، ۱۹۹۶؛ لوپز[۵۷]، ۲۰۰۹). عمده عوامل احتمالی کاهش وزن خشک شامل کاهش فتوسنتز خالص و کاهش شاخص سطح برگ گیاه بر اثر تنش میباشند (دیالو[۵۸] وهمکاران، ۲۰۰۱). همچنین در اثر کمبود آب میزان تقسیم سلولی و در نتیجه توسعه اندامهای گیاه به دلیل کاهش آماس سلولی افت پیدا می کند و این امر بیوماس کل تر و خشک را کاهش خواهد داد (پولوس و همکاران، ۲۰۰۷).
۱-۲- ۷- پارامترهای فیزیولوژیک و تاثیر تنش خشکی بر آن
علاوه بر صفات مورفولوژیکی که در سازگاری گیاهان به تنش های محیطی نقش دارند، صفات فیزیولوژیکی نیز اهمیت حیاتی در بقاء و سازگاری گیاهان به تنش های محیطی داشته و از این رو توجه به معیارهای فیزیولوژیکی به منظور میزان تحمل به خشکی یکی از جنبه های مهم اصلاح برای تحمل به خشکی است (محمد، ۱۳۷۹). واکنش گیاهان به تنش خشکی به صورتهای مختلفی از جمله پاسخهای فیزیولوژیک کوتاه مدت نمود پیدا می کند (پسرکلی[۵۹]، ۱۹۹۹). سازگاریهای مورفولوژِیک و فیزیولوژیکی گیاهان باید با هم مورد توجه قرار گیرند زیرا هر دو در گونه های مختلف بلوط عکسالعملهای متنوعی دارند که بردباری به خشکی را افزایش می دهند. رشد و زندهمانی گونه های درختی در اقلیمهای خشک به سازگاریهای ساختاری و فیزیولوژیک گیاهان به خشکی بستگی دارد (تنهونن[۶۰] و همکاران، ۱۹۸۷). تحت تأثیر تنش خشکی و کمبود آب درختان با مشکلاتی از جمله کوتاه شدن دوره رشد و پیری فیزیولوژیک مواجه میشوند که درنهایت می تواند به کاهش عملکرد و از بین رفتن نهالها منجر گردد (تایز و زایگر، ۲۰۰۹). بنابراین خشکی ترکیبی از صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی است که با میزان محتوای آب نسبی برگ (RWC)، میزان آب نسبی از دست رفته، کلروفیل فلورسنس، تنظیم اسمزی و پارامترهای دیگر مانند تبادل روزنهای و کارایی استفاده از آب (WUE) در ارتباط میباشد (محمدی، ۱۳۷۹). برخی از محققین معتقدند که تحمل به خشکی از طریق اصلاح صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک امکان پذیر است (گل پرور و همکاران، ۱۳۸۴).
۱-۲-۷-۱- محتوای نسبی آب ([۶۱]RWC)
اندازه گیری وضعیت آب گیاه به عنوان یک شاخص مهم در شناسایی پاسخ گیاهان به تنش خشکی مطرح است به طوری که زیاد بودن میزان آب نسبی برگ و کم بودن سرعت ازدست رفتن آب نشان دهنده سازگاری به خشکی در ژنوتیپها است و می تواند به عنوان یک معیار گزینش برای تحمل به خشکی مورد استفاده قرار گیرد. محتوای نسبی آب معرف بسیار خوبی از وضعیت آبی سلول گیاه است (شونفلد[۶۲]و همکاران، ۱۹۸۸؛ وینتر[۶۳] و همکاران، ۱۹۸۸). تنش آب در گیاهان می تواند بر اساس محتوای نسبی آب بیان شود، که عبارت است از محتوای آب یک بافت بر حسب درصد آب بافت در حالت آماس کامل است (کافی و مهدوی دامغانی، ۱۳۷۹). اگر تامین آب از ریشهها منطبق با میزان اتلاف از برگها نباشد ممکن است اتلاف اجتناب ناپذیر آب در هنگامی که روزنهها برای انجام فتوسنتز باز میشوند، منجر به کاهش در میزان محتوای نسبی آب برگ شود. همچنین محتوای نسبی آب برگ به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر فتوسنتز اثر دارد (کوچکی و سرمدنیا، ۱۳۸۴). بین پتانسیل آب گیاه و محتوای نسبی آب برگ همبستگی مثبت و بالایی وجود دارد و گیاهانی که در پایان دوره تنش بتوانند محتوای نسبی آب برگ بالاتری را حفظ کنند به لحاظ مقاومت به خشکی برتر خواهند بود. کاهش محتوای نسبی آب از مهمترین دلایل بستهشدن روزنه در اثر تش خشکی در مرحله رویشی میباشد (روزالس سرنا[۶۴]، ۲۰۰۴). اختلاف در محتوای نسبی آب برگ در گیاهان ناشی از تفاوت در الاستیسیته دیوارهی سلول آن میباشد (شونفلد، ۱۹۸۸). کاهش محتوای نسبی آب برگ نشان دهنده کاهش فشار تورژسانس در سلولهای گیاهی است و موجب کاهش رشد میگردد (ولد آبادی و همکاران، ۱۳۷۹). به طورکلی تنش باعث کاهش پتانسیل آب برگ می شود که این امر مقدار RWC را کاهش میدهد و دلیل این کاهش در شرایطی که پتانسیل فشاری افزایش مییابد ممکن است این باشد که اولا RWC مرتبط با پتانسیل آب برگ است نه پتانسیل فشاری و ثانیا افزایش پتانسیل فشاری با افزایش وزنی املاح همراه است که این امر صورت کسر RWC را کم میکند، همچنین این موضوع می تواند بیان کند که خصوصیات غشا در شرایط تنش تغییر کرده و یا به غشا خسارت وارد آمده است (باقری، ۱۳۸۸). گزارشهای ارائه شده توسط ساکینژاد (۱۳۸۲)، رفیعی (۱۳۸۱)، سپهری و همکاران (۱۳۸۱)، ارجمند (۱۳۷۷) و بهنام فر (۱۳۷۶) نیز با این واقعیت که محتوای نسبی آب برگ در اثر تنش خشکی کاهش مییابد، مطابقت دارد.
۱-۲-۷-۲- عملکرد فتوسیستم II (FV/FM)
عملکرد فتوسیستم II یکی از پارامترهایی که معمولاً برای ارزیابی تنش خشکی و دیگر تنشهای محیطی بر روی گیاهان مورد بررسی قرار میگیرد. کلروپلاست موجود در گیاهان دارای دو لایه غشا بوده که لایهی داخلی تشکیل اجزایی به نام تیلاکوئید را میدهد. در غشا تیلاکوئیدها دو سری مجموعه پروتئینی به نامهای فتوسیستم I و فتوسیستم II وجود دارد و نور ابتدا توسط فتوسیستم II جذب می شود. فلورسانس کلروفیل واکنشهای اولیه فتوسنتزی است که در کلروپلاست انجام می شود (جذب نور، انتقال الکترون برانگیخته شده و واکنش فتوشیمیایی در فتوسیستم II) را منعکس میسازد. کاهش عملکرد فتوسیستم II در شرایط نور بالا و خشکی شدید باعث عدم تثبیت دیاکسیدکربن می شود که این شرایط می تواند آسیب شدیدی به مرکز واکنش فتوسیستم II وارد کند (اپرون[۶۵]، ۱۹۹۷). مطالعات نشان داده است زمانی که فعالیت فتوسیستم II کاهش پیدا می کند اشباع درونی دیاکسیدکربن ممکن است باعث افزایش بسته شدن روزنهها شود ( اپرون و دریر[۶۶]، ۱۹۹۳). تنش خشکی به طور قابل ملاحظهای باعث کاهش عملکرد فتوسیستم II می شود (دریر، ۱۹۹۴؛ گاردینر و هاگز[۶۷] ، ۱۹۹۶) و این امر به این خاطر رخ میدهد که طی تنش خشکی ابتدا میزان فتوسنتز به دلیل بسته شدن روزنهها به طور عمده کاهش مییابد (اپرون و دریر، ۱۹۹۳) و وقتی نرخ جذب روزانه به صفر میرسد سپس عملکرد فتوسیستم II کاهش خواهد یافت (اپرون و همکاران، ۱۹۹۳).
۱-۲-۷-۳- نرخ نشت الکترولیت[۶۸]
از معیار پایداری غشاء سلولی برای تشخیص گیاهان متحمل به خشکی استفاده می شود (آرنون[۶۹]،۱۹۷۲ ؛ لویت[۷۰]، ۱۹۸۰ ؛ کوچوا و جورجیو[۷۱]، ۲۰۰۳ ؛ پرماچاندرا[۷۲] و همکاران، ۱۹۹۲). افزایش توانایی گیاهان برای حفظ تورژسانس از راه پایداری غشای سیتوپلاسمی سبب مقاومت گیاه در مقابل تنشهای محیطی می شود (کوچکی وسرمدنیا، ۱۳۸۵). تحت شرایط تنش رطوبتی یکی از اولین بخش های گیاهی که آسیب می بیند غشای پلاسمایی است (لیانگ و همکاران، ۲۰۰۳). زیرا در شرایط تنش خشکی، تولید و تجمع گونه های فعال اکسیژن ، نظیر رادیکالهای سوپراکسید ، هیدروژن پراکسید و رادیکالهای هیدروکسیل افزایش مییابد (فویر و همکاران، ۱۹۹۸) این ترکیبات به بسیاری از ترکیبات سلولی نظیرچربیها، پروتئینها، کربوهیدراتها و اسیدهای نوکلئیک صدمه میزنند و با تغییر ساختمان غشا، در اثر پراکسیداسیون چربیها و پروتئینها (لیانگ و همکاران، ۲۰۰۳)، تراوایی غشای سلولی را افزایش می دهند که منجر به نشت الکترولیت های موجود در داخل سلول به سمت بیرون می شود (بلوم و همکاران،۱۹۸۲ ؛ نادلر[۷۳] و همکاران، ۲۰۰۷) و در نتیجه رشد گیاه تحت تأثیر قرار میگیرد. بنابراین یکی از راهکارهای مهم در اصلاح برای افزایش مقاومت به خشکی این است که غشای سلولی پس از مواجه شدن با تنش آبی انسجام خود را حفظ کند و واپاشیده نشود و به همین علت محققین ثبات غشاء سلولی تحت شرایط تنش رطوبتی را به عنوان یک جزء اصلی تحمل به خشکی در ژنوتیپهای مقاوم مطرح کرده اند که این میزان خسارت وارده به غشاهای سلولی توسط خشکی از طریق اندازه گیری نشت سلولی قابل ارزیابی است ( ریسون و همکاران، ۱۹۸۰ ؛ اسپات و همکاران، ۱۹۸۴). نشت الکترولیتها نشان دهنده آن است که گیاهان تحت تنش در مقایسه با گیاهان شرایط معمول از هدایت الکتریکی بالاتری برخوردار هستند و این بالا بودن هدایت الکتریکی نشان دهندهی پایین بودن پایداری غشای سیتوپلاسمی میباشد (کافی، ۱۳۷۹).
مکانیسمهای که غشای سلولی را طی استرسهای کمبود آب محافظت می کنند عبارتند از (کافی، ۱۳۷۹):
- تجزیه آنزیمی سوپر اکسید به وسیله سوپر اکسید دیسموتاز،کاتالاز و پراکسیداز
- ممانعت از پراکسیده شدن چربی به وسیله آلفا- توکوفرول و بقیه آنتی اکسیدانها
- حذف رادیکال های آزاد به وسیله آنیونها، قندها و اسیدهای آمینه نظیر پرولین
۱-۲-۷-۴- تبادلات گازی
از آن جایی که برای انجام عمل فتوسنتز تبادلات گازی ضروری است، بنابراین در اثر کمبود آب و بسته شدن روزنهها، تبادلات گازی کاهش یافته و در نتیجه دیاکسیدکربن کمتری در دسترس گیاه قرار میگیرد و شدت فتوسنتز کاهش مییابد. تنش خشکی موجب کاهش سرعت فتوسنتز و تعرق در بسیاری از گونههای گیاهی می شود (کاندون[۷۴] و همکاران، ۲۰۰۲). میزان جذب co2، غلظت co2 داخل سلولی و میزان تعرق و هدایت روزنهای به طور معنیداری متاثر از تیمارهای آبیاری است (پاگتر و همکاران[۷۵]، ۲۰۰۵). گونه های مدیترانهای در مقابل تنش خشکی تبادل گازها را تنظیم می کنند و این تبادلات گازی دردرختان زیتون در طول تنش خشکی معنی دار است (سوفو[۷۶]، ۲۰۰۷).
۱-۲-۷-۵- فتوسنتز
استرسهای خشکی به طور مسقیم و غیرمستقیم روی فرآیندهای متابولیکی از جمله فتوسنتز و تنفس که اساس تولید گیاه میباشد، تاثیر میگذارد (گسلر[۷۷] و همکاران، ۲۰۰۴ ؛ مزوروس و همکاران، ۲۰۰۷). دوام فتوسنتز و حفظ کلروفیل برگ تحت شرایط تنش از جمله شاخص های فیزیولوژیکی مقاومت به تنش است (پسرکلی، ۱۹۹۹). تنش آبی مستقیماً فرایند فتوسنتزی گیاه را کاهش میدهد زیرا پروتوپلاسم آب خود را از دست داده و ظرفیت فتوسنتزی کم می شود. تنش خشکی موجب کاهش عملکرد فتوسیستم І و II، بازدارندگی چرخهی کالوین و کاهش فسفوریلاسیون نوری میگردد (لاولور[۷۸]، ۱۹۹۵). عوامل موثر بر فتوسنتز در طول دوره خشکی عبارتند از محدودیتهای روزنهای و محدودیتهای مزوفیلی (لاولور، ۲۰۰۲). فتوسنتز در تنشهای ملایم خشکی عمدتا از طریق عوامل قابل برگشت روزنهای کاهش مییابد، اما در شرایط تنش شدیدتر عوامل غیرروزنهای محدود کنندهی فتوسنتز هستند (احمدی و بیکر، ۱۳۷۹). گونه های گیاهی از نظر تحمل کمبود آب قبل از آنکه فتوسنتزشان کاهش یابد، متفاوت میباشند. گیاهان همچنین در بازیافتن شرایط خود پس از رفع کمبود آب دارای استعدادهای گوناگون هستند.
۱-۲-۷-۶- تعرق
تعرق، حاصل نیاز گیاه به co2 میباشد که مقداری آب نیز از گیاه خارج می شود. کاهش تعرق از طریق تجمع لیپیدها در سطح برگ در هنگام بروز خشکی ایجاد میگردد که این عمل در سویا مشاهده شده است (کوچکی، ۱۳۷۶). در شرایط کمبود آب، کاهش فشار آماس، همراه با افزایش محتوای اسید آبسیزیک برگ باعث بسته شدن روزنهها می شود که در پی آن ورود دیاکسید کربن، میزان تعرق و فتوسنتز کاهش مییابد (وانگ[۷۹] و همکاران، ۲۰۰۱). در شرایط خشکی، روابط آبی گیاه سه مرحله اصلی را تجربه می کند، درمرحله اول تعرق و فتوسنتز همانند گیاهان آبیاری شده ادامه مییابد تا زمانی که ۵۰ درصد آب قابل استفاده خاک مصرف شود و جذب آب نتواند نیاز تبخیری را جبران کند، در مرحله دوم تحت تاثیر بسته شدن موقت روزنهها میزان فتوسنتز و تعرق کاهش مییابد و گیاه وارد مرحلهی سوم می شود که روزنهها کاملا بسته شده و تلفات آب از طریق کوتیکول و یا از ریشه به خاک خشک صورت میگیرد. در این مرحله بقای گیاه به اجتناب یا تحمل آن به پسابیدگی بستگی دارد (حاجی میرزایی، ۱۳۸۵). کاهش سطح برگ تعرق کننده یکی از راههای اساسی کاهش تلفات آب درگیاهان خشکی پسند میباشد. صرف نظر از کاهش اندازه قسمت های هوایی گیاه، سادهترین راه کاهش سطح تعرق کننده شاید پیچیدن یا تاشدن برگها در زمان تنش کم آبی باشد. پیچیدن برگها در شرایط نیمهخشک تعرق را حدود ۵۵ درصد و در گیاهان خشکیپسند کویری تا حدود ۷۵ درصد کاهش میدهد (محمدی، ۱۳۷۹). کرکدار بودن برگها نیز در میزان انعکاس از سطح برگ موثر بوده، بار تشعشعی را نیز کاهش میدهد و می تواند درجه حرارت برگ یا تعرق و یا هر دو را کاهش دهد (الیرینگر[۸۰]، ۱۹۸۰).
۱-۲-۷-۷- هدایت روزنهای
روزنهها در تعرق گیاه نقش دارند و تفاوت در رفتار روزنهها تا حدودی توجیه کننده تفاوت از نظر مقاومت به خشکی در بین گونه ها است. روزنهها میتوانند از طریق بسته شدن در دوره های کمبود آب، میزان اتلاف آب را کنترل کرده و به مقاومت گیاه در برابر تنش خشکی کمک کنند (اسماعیلی،۱۳۸۰؛ اشمیدت[۸۱]، ۱۹۸۸). مهمترین نکته فیزیولوژیکی درباره روزنهها این است که آنها بعضی اوقات باز و بعضی اوقات بستهاند. وقتی آنها بازند، به عنوان مسیرهای عمدهای که از طریق آنها تبادل گازی میان فضای بین سلولی برگ و اتمسفر محیط انجام میگیرد به کار میآیند. وقتی آنها بستهاند، تبادل گازی میان برگ و محیط بسیار کند می شود. گازهایی که از نظر فیزیولوژی اهمیت بیشتری دارند (اکسیژن، گازکربنیک و بخار آب) به طور عمده از راه روزنهها به درون برگ وارد و یا از آن خارج میشوند (لسانی و مجتهدی، ۱۳۸۱). بستهشدن روزنهها یکی از پاسخهای مهم جنس بلوط به تنش خشکی است که در گونه های مختلف سطح حساسیت و میزان پاسخ متفاوت است (آچرار و رمبل[۸۲]، ۱۹۹۲). حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد بخار آبی که از گیاه خارج می شود در اثر هدایتروزنهای است (لسانی و مجتهدی، ۱۳۸۱). روزنهها در گونه های مختلف گیاهی از نظر تعداد، شکل، چگونگی عمل و همچنین دامنه عمل بسیار متفاوتند، و در هر بخشی از گیاه غیر از ریشه پدید میآیند، ولی در اغلب گونه ها بر روی برگها فراوانترند (لسانی و مجتهدی،۱۳۸۱).
۱-۲-۷-۸– عناصر غذایی
ده عنصر غذایی ضروری که برای رشد طبیعی گیاه به مقدار زیاد مورد نیاز هستند عبارتند از: کربن، هیدروژن، اکسیژن، فسفر، پتاسیم، ازت، گوگرد، کلسیم، آهن و منیزیم. با کمبود هر یک از این عناصر در خاک، بدون توجه به فراوانی عناصر دیگر، رشد گیاه محدود خواهد شد. علاوه بر عناصر یاد شده که مورد نیاز تمام گیاهان است، عناصر خاص دیگری مانند: سدیم، کلر و ید مورد نیاز بعضی گیاهان – نه ضرورتا تمام گیاهان- هستند. وجود این عنصر در خاک به شکلی که گیاه بتواند از آن استفاده نماید، دارای اهمیت زیادی است (هاشمینیا و حق نیا، ۱۳۷۸).
از میان عناصر غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم اهمیتی اساسی دارند. این عناصر به این دلیل دارای اهمیت بالایی هستند که:
- ممکن است به سرعت از خاک خارج شده و یا از دست بروند.
- ممکن است این عناصر به مقدار زیادی به شکل غیر قابل جذب در خاک وجود داشته باشند.
- تنها راه افزایش ذخیره فسفر و پتاسیم خاک خریدن آنها به شکلهای مختلف است(هاشمینیا و حق نیا، ۱۳۷۸).
پتاسیم، فسفر و سدیم از عناصر پر مصرف و ضروری در گیاه میباشند و هر یک دارای نقشهای مهمی در گیاه میباشند (ملکوتی و طهرانی، ۱۳۷۹). گرچه هر عنصر نقش مشخص و بهخصوصی را به عهده دارد، اما برای کسب بهترین نتیجه عناصر باید در یک مجموعه به صورت هماهنگ عمل کنند. اثر هر عنصر خاص در گیاه به حضور عناصر غذایی ضروری دیگر وابسته است، بنابراین اثر هر عنصر را نمی توان بر اساس عملکرد تنها آن عنصر مورد تفسیر قرار داد (هاشمینیا و حق نیا، ۱۳۷۸).
۱-۲-۷-۸-۱- نقش فسفر
در اکثر مزارع کشاورزی دنیا به دلیل واکنش فسفر با کاتیونهایی مانند آلومینیوم و غیرمحلول شدن، از دسترس گیاه خارج میشود و چنین خاکهایی با کمبود فسفر مواجه هستند (وانگ[۸۳]، ۲۰۰۹). بنابراین تلقیح کودهای شیمیایی فسفر به خاک یکی از راهبردهای مؤثر کشاورزان برای افزایش محصولات کشاورزی میباشد (لیهونگ و گویلان[۸۴]، ۲۰۰۹). وجود فسفر به جذب پتاسیم در گیاه کمک می کند و منجر به خنثی کردن اثرات زیادی نیتروژن می شود. از طرفی وجود فسفر بیش از اندازه نسبت به دیگر عناصر مورد نیاز ممکن است عملکرد را به ویژه در خاکهای سبکتر، کاهش دهد.کمبود فسفر در گیاه منجر به ایجاد سیستم ریشهای کوتاه می شود که این امر باعث کاهش منطقه تغذیه گیاه شده و در نتیجه مقاومت گیاه در برابر شرایط نامساعد کمتر می شود. همچنین فسفر فرایند رسیدگی و بلوغ گیاه را تسریع می کند، به طور کلی فسفر با تحریک رشد و شادابی گیاه باعث پیشرفت کیفیت گیاهان و فرآورده های گیاهی می شود، در نتیجه آنها را در مقابل بیماریها مقاومتر میسازد (هاشمینیا و حق نیا، ۱۳۷۸).
۱-۲-۷-۸-۲- نقش پتاسیم
پتاسیم یکی از عناصر مهم میباشد که برای حیات گیاه ضروری است و به عنوان سومین عنصر غذایی اصلی برای رشد گیاه مطرح بوده و نقش اساسی در فعالیت آنزیمها، سنتز پروتئینها و فتوسنتز ایفا میکند (بازاک و بیسواس[۸۵]، ۲۰۰۹). پتاسیم عمدتا در گیاهان به عنوان یک تنظیم کننده اسمزی مهم است (کافی و دامغانی، ۱۳۸۶). همچنین این عنصر در فعال سازی تعداد زیادی از آنزیمهای فتوسنتزی، ساخت پروتئین، متابولیسم اکسیداتیو و تعادل بار الکتریکی غشاهای یاخته اهمیت دارد (شابالا[۸۶]، ۲۰۰۳).
پتاسیم به راحتی در سرتاسر گیاه حرکت می کند. این عنصر عمدتا در بافتهای فعال در حال رشد وجود دارد. کمبود پتاسیم در گیاهان موجب بروز علایم زیر می شود:
- رشد گیاهان کند می شود، ۲- لبهی برگ به رنگ قهوهای در می آید و این حالت از برگهای مسن تر آغاز می شود، ۳- ساقهها ضعیف میشوند.
نیاز کلی گیاهان به پتاسیم و میزان توانایی آنها در جذب این عنصر از خاک متفاوتاند (هاشمینیا و حقنیا، ۱۳۷۸). توزیع یون پتاسیم با توجه به نوع کانیها از خاکی به خاک دیگر متفاوت است (جلالی، ۲۰۰۷). تثبیت و رهاسازی پتاسیم ساختمانی از این کانیها به میزان یون پتاسیم موجود در محلول خاک، نوع کانیهای رسی موجود در خاک و خشک و مرطوب شدن خاک وابسته است (استفن و اسپارکس[۸۷]، ۱۹۹۷).
۱-۲-۷-۸-۳- نقش سدیم
سدیم برای گیاهان هالوفیت (شورپسند) مانند گیاهان تیره اسفناج ضروری است و در تنظیم فشار اسمزی نقش دارد (هاشمینیا و حق نیا، ۱۳۷۸). بوهنرت[۸۸] و همکاران (۱۹۹۹) معتقدند که درهنگام تنش، میزان سدیم افزایش مییابد و برای جلوگیری از سمیت آن، گیاه سعی در خروج و یا به واکوئل فرستادن آن می کند. افزایش سدیم در خاک باعث شوری خاک میشود و شوری خاک کاهش جذب آب و مواد غذایی را در پی خواهد داشت. سدیم بالا در برگ باعث تغییر تعداد دستجات آوندی میشود و همچنین قطر آوندها را بهطور قابل ملاحظهای کاهش میدهد (کشاورز و ملکوتی، ۱۳۸۳). همچنین اگر افزایش سدیم با گرما و خشکی هوا همراه شود، باعث پژمردگی و صدمه دائمی گیاه و افزایش سمیت یونها میشود (آدمس[۸۹]، ۱۹۹۹). تاثیر اسمزی سدیم روی گیاهان، ناشی از پتانسیل آب خاک است که در اثر افزایش غلظت ماده محلول در ناحیه ریشه به وجود میآید. زمانی که غلظت یک یون خاص در گیاه از آستانه خود فراتر رود، باعث ایجاد حالت سمی در گیاه شده و به مقدار زیاد جذب و متابولیسم عناصر ضروری را دچار اختلال میکند و بدین ترتیب رشد گیاه را تحت تأثیر قرار میدهد (اوسموند[۹۰]، ۱۹۷۶). افزایش سدیم در خاک حداقل دو نوع مشکل خاص در گیاهان ایجاد میکند:
- فشار اسمزی محلول بیرونی از فشار اسمزی سلولهای گیاهی فزونی میگیرد که این خود مستلزم تنظیم اسمزی توسط سلولهای گیاهی به منظور اجتناب پسابیدگی[۹۱] (توانایی نگهداری آب در بافت) میباشد.
- برداشت و انتقال یونهای پتاسیم و کلسیم توسط سدیم اضافی دچار اختلال میشود.
۱-۲-۷-۸-۴- نسبت سدیم به پتاسیم
ایجاد تنظیم و تعادل در عناصر غذایی مؤثر در گیاهان یک استراتژی مهم در گونههای مختلف گیاهی است (اختر و همکاران[۹۲]، ۲۰۰۳). به گونهای که اگر یکی از عناصر نسبت به سایرین کمتر یا بیشتر باشد، تعادل عناصر از بین میرود و گیاهان دچار کمبود یکی از عناصر میشوند. به عنوان مثال اگر میزان سدیم نسبت به پتاسیم افزایش یابد میزان شوری در اندامهای هوایی به سرعت افزایش مییابد و منجر به کاهش رشد و کاهش عملکرد گیاهان میشود (سلطانیحویزه و همکاران، ۱۳۸۶). بالاتر بودن یون سدیم در خاک نمیتواند به آسانی جایگزین پتاسیم در گیاه شود ولی میتواند بهراحتی در اندامهای هوایی تجمع یابد و باعث کاهش رشد گیاه شود (اختر و همکاران، ۲۰۰۳).
۱-۲-۸- نشانگر مولکولی
نشانگرهای مولکولی فراوان و در هر موجود زندهای مورد استفاده قرار میگیرند. اگرچه پتانسیل نشانگرهای مولکولی برای اصلاح کنندگان از حدود ۷۵ سال پیش شناخته شده بود، ولی کاربرد آنها تا حدود ۳۰ سال پیش به دلیل نبود نشانگرهای مناسب بسیار محدود بوده است. گسترش نشانگرهای DNA موجب به کارگیری روشهای بسیاری برای غلبه بر مشکلات اصلاحی و ژنتیکی موجود شده است. در سالهای گذشته، از نشانگرهای DNA برای مطالعات پایهای و کاربردی در انسان، حیوان و گیاه استفاده شده است (دهداری، ۱۳۸۹).
از طرف دیگرکشف انواع مختلف آنزیم های محدودگر توسط اسمیت[۹۳] (۱۹۷۰)، همچنین کشف واکنش زنجیرهای پلیمراز (پی.سی.آر) توسط مولیس و فالونا[۹۴] (۱۹۸۷) فرصت مناسب را برای بررسی تنوع و تفاوت موجودات مختلف در سطح DNA امکان پذیر کرده است. توسعه نشانگرهای مولکولی DNA عصر جدیدی را در علم ژنتیک گشوده است، به طوری که به کمک این نشانگرها ایجاد نقشههای فیزیکی و ژنتیکی در موجودات زنده و همچنین شناسایی ژنهای کنترل کننده صفات کیفی و کمی امکان پذیر شده است (دهداری، ۱۳۸۹).
تاکنون تعداد زیادی از نشانگرهای DNA معرفی شده اند و در تجزیههای ژنتیک موجودات مورد استفاده قرار گرفتهاند. این نشانگرها از نظر بسیاری از ویژگیها مانند درجه چندشکلی، غالب یا همبارز بودن، تعداد جایگاه تجزیه شده در هر آزمایش، توزیع در سطح کروموزوم، تکرارپذیری، نیاز یا عدم نیاز به توالییابی DNA الگو و هزینه های مورد نیاز با همدیگر متفاوتاند. انتخاب بهترین نشانگر به هدف مطالعه (انگشت نگاری، تهیه نقشهی پیوستگی، ژنتیک جمعیت و روابط تکاملی) و سطح پلوئیدی موجود مورد مطالعه بستگی دارد (نقوی و همکاران، ۱۳۸۴).
کاوشگرهای مولکولی قطعات کوچکDNA یا RNA هستند که DNA بخصوصی را در داخل یک مخلوط پیچیده شناسایی می کنند. این موضوع به واسطه جفت شدن DNA با رشته مکمل آن امکان پذیر است. حتی در یک ژنوم بسیار بزرگ، کاوشگر فقط با توالی مکمل خود و نه جای دیگر جفت می شود. با توجه به اینکه کاوشگر با یک ماده رادیواکتیو یا شیمیایی نشاندار می شود، در نتیجه قطعه مورد نظر قابل شناسایی خواهد بود. به طور معمول کاوشگرها از دو منبع به دست میآیند، کاوشگرهای حاصل از DNAی ژنومی(gDNA)[95] و کاوشگرهای حاصل از DNAی مکمل[۹۶] (cDNA) (بیهمتا و همکاران، ۱۳۸۸).
کاوشگرهای حاصل از DNA ژنومی، با هضم کامل DNAژنوم هستهی گونه مورد بررسی با بهره گرفتن از یک آنزیم برشی بهدست میآیند. به منظور تهیه قطعاتی که طول آنها با روش همسانهسازی یا تکثیر آزمایشگاهی متناسب باشد، به طور معمول آنزیم با جایگاه تشخیص ۶ باز انتخاب می شود. اما ژنوم گونه های گیاهان عالی دارای مقدار زیادی DNAی تکراری است. بعلاوه این DNA اغلب بیان نمی شود، در نتیجه روش مورد استفاده، قطعات زاید زیادی تولید می کند که اغلب آنها با ژن مرتبط نیستند. به منظور رفع این مشکل از آنزیم های حساس به متیلگذاری استفاده می شود. فرض بر این است که نواحی فعال بیان شده در مقایسه با نواحی تکراری که اغلب خاموشاند، بسیار کمتر متیله میشوند. آنزیمی مانند pstІ در نواحی تکراری متیل شده قطعات بسیار بزرگ و در نواحی که دارای ژنهایی با توالیهای به ندرت تکراری یا غیر تکراری هستند، قطعات کوچکتر تولید می کند.
کاوشگر cDNA مربوط به ژنهای بیان شده هستند. RNAی پیغامبر (mRNA) از اندام مورد نظر استخراج میشوند، DNA مکمل آنها به وسیله آنزیم رونوشتبردار سنتز می شود و cDNAی کلون شده به عنوان کاوشگر استفاده میشوند. در مقایسه با کاوشگرهای DNA ژنومی، CDNAدر واقع نسبت زیادی از جایگاههای ژنی منحصر به فرد را که مختص آن گونه هستند را آشکار می کند (نقوی و همکاران، ۱۳۸۴).
در سالهای اخیر این تکنیکهای مولکولی، روشهای ارزشمندی میباشند که ارتباط ژنتیکی بین و داخل گونه ها را تعیین می کند (پتیت[۹۷] و همکاران، ۱۹۹۳). همچنین این فرض است که نشانگرهای مولکولی میتوانند برای تعیین صفات ارثی کمی استفاده شوند. این صفات کمی شامل ارتفاع نهال، وزن خشک ریشه، وزن خشک ساقه، قطر ساقه و غیره میباشند، اما صفات سازگاری شامل اندازگیریهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی پس از تنش میباشند (بنوسزا و الکاسبی[۹۸]، ۱۹۹۹). در میان ویژگیهای سازگاری عملکرد رشد و زندهمانی دو پارامتر مهم میباشند (بنوسزا و همکاران، ۲۰۰۱). همچنین نشانگر مولکولی می تواند حوادث تاریخی و عملکرد اجبارهای تکاملی طولانی مدت را نشان دهند، در حالیکه ویژگیهای سازگاری در اثر فشار انتخاب طبیعی ظاهر میشوند. از طرف دیگر ویژگیهای سازگاری و ویژگیهای کمی مرتبط با رشد فنولوژی یا مقاومت با تنش در مورد گونه های درختان جنگلی و نیز تنوع ژنتیکی که غیرسازگار میباشد برای یافتن جمعیتهای مناسب در امر حفاظت مهم میباشند (هامریک[۹۹] و همکاران، ۱۹۹۱). بنابراین نشانگرهای مولکولی حتی اگر اطلاعات زیادی از تفاوتهای کمی و ویژگیهای سازگاری را نشان ندهند، ابزارهای مفیدی برای کاربرد تجزیههای ژنتیکی شامل موارد زیر میباشند:
- تجزیه تنوع ژنتیکی گونه های مختلف (کوکس[۱۰۰] و همکاران، ۱۹۸۶).
- شناسایی والدین مختلف برای تولید نسلهای با تنوع ژنتیکی بیشتر برای انتخاب بعدی.
- یافتن ژنهای مورد نظر هیبریدی از منابع ژنتیکی متفاوت که وجود دارد (تامپسون[۱۰۱] و همکاران، ۱۹۹۸).
- مونیتور کردن تغییراتی که به واسطه جابجایی ایجاد میشوند.
تعداد زیادی از نشانگرهای DNAبرای بررسی تنوع ژنتیکی داخل یک گونه وجود دارد و هر یک دارای محاسن و معایبی میباشند. مهمترین نشانگرهای DNA با مزایا و محاسن آنها در زیر آمده است (مولر و ولفنبرگ[۱۰۲]، ۱۹۹۹).
جدول ۱-۱ مهمترین نشانگرهای DNA با مزایا و محاسن آنها
ویژگی |
AFLP |
RFLP |
SSR |
RAPD |
Allozyme |
کمیت اطلاعات |
بالا |
پایین |
بالا |
بالا |
پایین |
تکرارپذیری |
بالا |
بالا |
بالا |
متغیر |
بالا |
کیفیتتفاوتهای ژنتیکی |
بالا |
بالا |
بالا |
متوسط |
متوسط |
راحتی استفاده و طراحی اغازگر |
متوسط |
مشکل |
مشکل |
راحت |
راحت |
زمان طراحی اغازگر |
کوتاه |
طولانی |
طولانی |
کوتاه |
کوتاه |
۱-۲-۸-۱- نشانگر مولکولی AFLP
در سال ۱۹۹۵ نشانگرهای جدیدی ابداع و معرفی شدندکه به نظر میرسد بسیاری از محدودیتهای سایر نشانگرها را نداشته باشد (وس[۱۰۳] و همکاران، ۱۹۹۵). با روشی که AFLP نامیده شده است نشانگرهایی تولید میشوند که علاوه بر دارا بودن مزایای RFLP مانند دقت و تکرارپذیری، ویژگیهای مثبت روشهای مبتنی بر واکنش زنجیرهای پلیمراز را نیز دارند (نقوی و همکاران، ۱۳۸۴). به عبارت دیگر AFLP یک تکنیک جدید، قابل دسترس و آیدهال واکنش زنجیرهای پلیمراز، چندشکلی بودن طول قطعات حاصل از تکثیر (AFLP-PCR) میباشد که نسبتاً ارزان، سریع و قابل اطمینان میباشد و باندهای فراوانی تکثیر می شود (توکانه[۱۰۴] و همکاران، ۱۹۹۹). پایه این روش، تکثیر انتخابی برخی از قطعات از بین تمام قطعات هضم شده DNA میباشد. نکتهی کلیدی AFLP این است که در طول ژنوم به صورت تصادفی توزیع شده است. نشانگر AFLP ثابت کرده است که یک ابزار مفید برای سنجش تفاوتهای ژنتیکی بین پایهها، جمعیتها و اجداد تکاملی مستقل مانند گونه است. بنابراین این نشانگر دارای کاربرد وسیع تجزیه تغییرات ژنتیکی در سطح گونه و به خصوص بررسی ساختار و تفاوت بین جمعیتها میباشد (ذوالفقاری، ۱۳۸۷).
این تجزیهها که برای حفاظت ژنتیکی نیاز میباشند شامل تخمین تفاوتهای ساختار ژنتیکی بین جوامع و تغییرات جمعیت و QTL نیز مناسب میباشند. مطالعات نشان داده است که این نشانگر این پتانسیل را دارد که اختلافات ژنتیکی را در سطح انگشت نگاری DNA برای شناسایی پایهها و تجزیه والدین حل کند. از محاسن این نشانگر این است که چند ترکیب آغازگر یک تعداد زیاد و کافی آلل چند شکل یا چند شکل تولید می کند. اما از معایب آن این است که پیدا کردن اختلافات کوچک بین خانوادههای نزدیک یا عدم تفاوت در کلنیها با یک تعداد زیاد آلل AFLP که با ترکیب آغازگرهای مختلف به وجود آمدهاند، مشکل میباشد. همچنین هنوز مشخص نیست که چند الل باید تولید شود تا یک پایه را در سطح انگشت نگاری واقعی DNA نشان دهد. اما آللهایAFLP در چندین مطالعه ثابت کرده اند که برای پیدا کردن تغییرات ژنتیکی کم مفید میباشند. برای مثالAFLP برای تشخیص لاینهای ایزوژنیک نزدیک در ذرت که تنها در یک قطعه کوچک از ژنوم کل، متفاوت بوده اند استفاده شده است. یکی دیگر از محاسن این نشانگر این است که برای تجزیهی آن یک مقدار کم از DNA مورد نیاز است و حتی نمونههای کمی تخریبشده هم می تواند استفاده شود. همچنین دهها الل AFLP در یک سرعت خوب با نسبت بالایی از چند شکلی در هر آزمایش تولید میشوند. این نشانگر همچنین می تواند زمانی که هیچ اطلاعی از توالی گونه نداریم استفاده شود. اطلاعات روی مکانهای ژنی زیادی که به طور تصادفی در طول ژنوم پخش شده اند وجود دارد. در واقع این تکنیک بر پایه تکثیر PCR انتخابی از قطعات محدود یافته یک DNA ژنومی کاملا حذف شده بدون اطلاع از توالی نوکلئوتید موجود هدف میباشد (پلاستو[۱۰۵] و همکاران، ۲۰۰۳). اما یکی از معایب این نشانگر این است که جزء نشانگرهای بارز میباشد و هتروزیگوتی و هموزیگوتی را نمی توان با بهره گرفتن از آن تشخیص داد همچنین این نشانگر در مقایسه با نشانگرهایی مثل ریزماهواره که تنها اطلاع از یک مکان ژنی خاص را میدهد، در زمره نشانگرهای چند مکانی ژنی است و اطلاعات روی تعداد زیادی مکان ژنی قرار دارند. اطلاعات ژنوتیپی از هر مکان ژنی نیز به واسطه بارز بودن آن کاهش مییابد. به هر حال به خاطر قابلیت سرعت، آسانی، کیفیت و قابل اطمینان بودن آن، به عنوان یک ابزار مولکولی مناسب برای اکولوژیستها و بیولوژیستهای مولکولی مورد توجه است (مولر و ولفنبرگ، ۱۹۹۹). همین روش ساخت cDNA-AFLP به ما اجازه میدهد تا ژنها و رونوشتهایی که در تحمل به نقش دارند، شناسایی شوند و سپس بیان آنها را در پاسخ به تنش مانند تنش خشکی بررسی شود (گاپتو و همکاران[۱۰۶]، ۲۰۱۲).
الف - مراحل روش کار با این نشانگر به صورت زیر میباشد (نقوی و همکاران، ۱۳۸۴)
- برش DNA ژنومی با دو آنزیم برش دهنده و اتصال به سازگارها:
ابتدا DNAی ژنومی باید به کمک آنزیم های برشدهنده به درستی برش داده شود. یکی از آنزیم های برشدهنده ۶ بازبر (مثل آنزیم EcoRΙ، PstΙ با HindllΙ که توالی ۶ بازی را برش میدهد) میباشد و دیگری آنزیم ۴ بازبر (مثل آنزیم MseΙ و TaqΙ که توالی چهار بازی را شناسایی و برش میدهد) باشد. استفاده از آنزیم چهار بازبر به این دلیل است که قطعههای حذفشده کوتاه با اندازه مناسب برای تکثیر PCR ایجاد شود و این قطعهها دارای اندازه بهینه برای تفکیک روی ژل هستند.
آنزیم شش باز نیز برای کاهش دادن قطعههای تکثیر شونده بهکار میرود. اما طراحی شرایط AFLP طوری است که تکثیر غالب مربوط به قطعههای برشی است که یک آنزیم چهار بازبر در انتهای دیگر دارند. پس از برش DNA توسط آنزیم های برشدهنده سازگار سازهای الیگونوکلئوتید دو رشتهای با دوازده تا بیست جفت باز به هر دو انتهای قطعههای برشی چسپنده اضافه میشوند. این مرحله از کار را چسپاندن مینامند و جایگاه اتصال آغازگر برای تکثیر PCR در این مرحله مهیا می شود.
- تکثیر پیش از مرحله انتخاب (Pre – selective amplification)
ردیفهای سازگارساز و جایگاههای برشی به عنوان جایگاههای اتصال آغازگر برای تکثیر PCR پیش از مرحله انتخاب است. آغازگرهای پیش از مرحله انتخاب هر کدام یک نوکلئوتید انتخابی در انتهای ۳΄(برای آغازگرهای EcorΙ و MseΙ) دارند و یا نوکلئوتید انتخابی ندارند (برای آغازگر PstΙ). محصولات اولیهPCR پیش از مرحله انتخاب قطعههایی هستند که در یک انتها با آنزیم چهار باز بر و در انتهای دیگر با آنزیم شش باز بر برش داده شده اند و همچنین دارای نوکلئوتید داخلی همساز (در حالتی که یک نوکلئوتید داخلی انتخابی در نظر گرفته شده باشد) هستند. استفاده از یک نوکلئوتید انتخابی در انتهای ۳΄ آغازگر تعداد قطعههای برشی را ۱۶ مرتبه کاهش میدهد. در حقیقت در این مرحله الگوهای DNAهای مناسب برای مرحله تکثیر انتخابی فراهم میگردد. کاهش در تعداد قطعههای DNA به همراه کاهش بیشتر در مرحله انتخابی برای این است که از تعداد زیادی از قطعههای DNAهای ایجاد شده، فقط قطعههای ویژهای تکثیر شوند. علاوه بر آن تعداد زیاد باند سبب ایجاد لکه بر روی ژل الکتروفورز می شود.
- تکثیر انتخابی (Selective amplification)
در این مرحله از آغازگرایی که فقط دو نوکلئوتید انتخابی (آغازگر PstΙ ) با سه نوکلئوتید انتخابی (آغازگرهای ECORΙ و MseΙ) در انتهای ۳΄دارند، برای تکثیر قطعهای الگو استفاده می شود. معمولا توصیه می شود در گونه هایی که ژنوم کوچک دارند از دو نوکلئوتید انتخابی و در گونه هایی که ژنوم بزرگ دارند از سه نوکلئوتید انتخابی استفاده شود.
۱-۲-۹- واکنش زنجیرهای پلیمراز ( [۱۰۷] (PCR
این تکنِیک در اواسط دهه ۱۹۸۰ بوسیلهی کری مولیس معرفی شد. به دلیل کاربردها و مزیت های بسیار زیاد آن به سرعت در زیستشناسی مولکولی گسترش پیدا کرد. امروزه این روش تقریبا در تمامی آزمایشگاههای زیست مولکولی جزو کارهای متداول میباشد و به صورت خودکار بوسیله یک کامپیوتر انجام می شود. این تکنیک تمامی مشکلات قبلی در زیستمولکولی که ناشی از عدم دسترسی به مقادیر زیاد از DNA یکسان بود را برطرف کرد. برای مثال قبلاً برای بهدستآوردن نسخههایمتعدد از یک ژن خاص میبایست این ژن را به داخل حامل مناسب وارد کرده و در یک باکتری تکثیرکنند. ولی امروزه اینکار را به سادگی و با بهره گرفتن از PCR انجام می دهند.PCR از نظر اصول عملی تشابه زیادی به همانندسازی DNA دارد و در واقع برگرفته از آن است (یزدی صمدی و همکاران، ۱۳۸۰). سرعت و سادگی روش PCRبه همراه افزایش تنوع محصولات مربوطه باعث علاقه بسیار جهت استفاده از PCR در آزمایشها شده است.PCR با بهره گرفتن از اجزای همانندسازی طبیعی DNA، در داخل لوله آزمایش DNA را تکثیر مینماید.
PCR طی سه مرحله مجزا که با دما مشخص میشوند، انجام میگیرد (شکل ۱-۱):
- ابتدا DNA الگو تقلیب (denature) می شود تا رشته های مکمل جدا شوند. دمای مورد نیاز برای این مرحله c°۹۴ میباشد.
- در مرحله بعد واکنش، تا رسیدن به یک دمای اتصال (annealing) سرد می شود تا پرایمرهای الیگو نوکلئوتیدی بتوانند به DNA الگو متصل شوند. طی مرحله اتصال، DNA پلیمراز مقاوم به حرارت فعال بوده و به محض اتصال پرایمرها بهDNA الگو، افزایش طول آنها را آغاز خواهد کرد. دمای مورد نیاز جهت اتصال پرایمرها °c72-40 (غالبا شروع با °c55) میباشد.
- نهایتا واکنش تا رسیدن به دمایی نزدیک به دمایی نزدیک به دمای بهینه فعالیت آنزیم پلیمراز حرارت داده می شود، که c°۷۲ دمای بهینه برای بسیاری از DNA پلیمرازهای مقاوم به حرارت میباشد.
- تکرار سه مرحله بالا برای ۴۰-۲۵ بار، که بستگی به کاربردهای خاص دارد.
نهایتا واکنش تا دمای اتاق یا C°۴ سرد می شود که بستگی به کاربرد محصول و نوع ترموسایکلر مورد استفاده دارد (کریمی و همکاران، ۱۳۸۳).
شکل۱-۱- واکنش زنجیرهای پلی مراز(PCR)
۱-۲-۱۰- بیان ژن
بیان ژن فرایندی است که در آن اطلاعات بیولوژی درون ژن استفاده میشود تا یک محصول کاربردی از آن بهدست آید. محصول ژنها عمدتا پروتئینها هستند و از محصولات غیر پروتئینی میتوان به rRNA،tRNA،snRNA اشاره کرد. فرایند بیان ژن بوسیله تمام یوکاریوتها و پروکاریوتها (باکتریها و غیره) انجام میگیرد. مراحل مختلفی را میتوان برای فرایند بیان ژن در نظر گرفت که عموما شامل رونویسی، اتصال RNA، ترجمه و تغییرات بعد از ترجمه یک پروتئین میباشد. تنظیم ژن به سلول این امکان را میدهد تا بتواند ساختار و کاربرد خود را کنترل کند و این مسئله پایهای برای تفاوتهای سلولی، دگرگونی (تکامل) و مهارت تطبیق ارگانیسمها با شرایط جدید است. تنظیم ژن همچنان میتواند به عنوان یکی از زیر لایه های تکامل در نظر گرفته شود چونکه کنترل زمانبندی، مکان و مقدار ژن میتواند تاثیرات مهمی در عملکرد ژنها درون سلول یا کل ارگانیسم پرسلولی داشته باشد. در علم ژنتیک، بیان ژن یکی از مهمترین مسائل بنیادی است که کمک می کند تا ژنوتیپ به صورت فنوتیپ ظاهر شود. درواقع کدهای ژنتیکی که در رشته های DNA ذخیره شده اند بهوسیله بیان ژن تفسیر میشوند و خصوصیات و نحوه بیان ژن باعث به وجود آمدن فنوتیپ در ارگانیسم خواهد شد (یزدی صمدی و ولیزاده، ۱۳۸۰).
۱-۲-۱۰-۱- مراحل مختلف بیان ژن
الف- رونویسی
تولید یک کپی RNA از روی DNA را مرحله رونویسی مینامند (یزدی صمدی و همکاران، ۱۳۸۰)، به عبارت دیگر واکنش رونویسی ساختن یک مولکول RNA میباشد. این فرایند بوسیله ی RNA polymerase انجام می شود. نکته کلیدی آغاز رونویسی این است که یک آنزیم RNA پلیمراز باید در جایگاه آغاز رونویسی که به وسیله پروموتر یا راهانداز مشخص می شود، و درست در دست بالای ژنی که باید رونویس شود قرار میگیرد. همانطور که در شکل ۱-۲ مشاهده می شود رونویسی با حضور الگوی ۳ DNA تنظیم میگردد و DNAی الگو ترتیبی که نوکلئوتیدهای منفرد به RNA پلیمریزه میشوند را هدایت می کند. بنابراین رونوشت ۵RNA به شکل گام به گام ساخته می شود تا اینکه در هر لحظه یک نوکلئوتیدRNA را به رشته RNA درحال تولید، اضافه شود. رشته RNA با رشته DNA اصلی (غیرالگو) یکسان است تنها با این تفاوت که در آن به جای تیمین(T) از اوراسیل(U) استفاده شده است. عمل رونویسی پس از رسیدن به یک توالی مشخص خاتمه مییابد (مجد و همکاران، ۱۳۸۰).
شکل۱-۲: رونویسی- تولید یک کپی RNA از روی DNA.
در پروکاریوتها مولکولهای mRNA رونوشت مستقیم ژنها هستند (جز درارکیباکترها) و تقریبا بدون تغییر و همزمان با رونویسی عمل ترجمه آنها آغاز می شود. اما در یوکاریوتها مولکولهای mRNA پس از رونویسی عمل پردازش (شکل۱-۳) یا حذف اینترونها و اتصال اگزونها صورت میگیرد.
شکل۱-۳: پردازش- مرحله حذف اینترون و اتصال اگزونها
ب- ترجمه
برای بعضی ژنها رونوشت RNA محصول نهایی بیان ژن است (شکل ۱-۴). در ژنهای دیگر این رونوشت دستخوش مرحله دوم بیان ژن یعنی ترجمه می شود. در حین عمل ترجمه مولکول RNA (که RNAی پیک یا mRNA نامیده می شود)، ساختن یک پلیپپتید را هدایت می کند به طوری که توالی اسیدهای آمینهی آن به وسیله توالی نوکلئوتیدی mRNA تعیین می شود، (که آنهم از توالی نوکلئوتیدی ژن بهدست آمده است). هر سه باز ریبونوکلئوتیدی متصل بههم یا تریپلت محل استقرار یک اسید آمینه خاص را تعیین می کند و تشخیص اسیدآمینه مربوط به هر تریپلت توسط رمز ژنتیک مشخص میگردد. ساخت پروتئین کلید اطلاعات ژنتیکی است، در مورد همه ژنها نقطه پایانی بیان ژن ساختن یک مولکول RNA یا یک پلی پپتید است (یزدی صمدی و ولیزاده، ۱۳۸۰).
شکل۱-۴: ترجمه- ساخته شدن پلیپپتید
۱-۲-۱۱- واکنش نسخهبرداری معکوس[۱۰۸]
اساس RT-PCR بر آنزیم نسخهبردار معکوس، یک DNA پلیمراز وابسته به RNA، و توانایی آن برای ساخت رشته DNAی مکمل (رشته اول cDNA) از روی mRNA الگو بنا شده است. واکنش نسخهبرداری معکوس را میتوان روی RNA کل سیتوپلاسمی و یا بر روی mRNA خالصشده انجام داد. نکته مهم این است که DNA ژنومیک نیز می تواند به عنوان PCR عمل کند. یک کنترل مناسب جهت بررسی آلودگی واکنش با DNA ژنومی یک واکنش شاهد است که در آن مرحله نسخهبرداری معکوس انجام نشده است. بسیاری از کیتهای تجاری، خالصسازی RNA کل و یا mRNA را با کیفیت بالا و عاری از DNAانجام می دهند، ولی میتوان در مراحل خالصسازی RNA یک مرحله هضم با DNASE I عاری از RNASE (Rnase free dnase I) قرار داد.
مرحله بعدی تبدیل mRNA به رشته اول cDNA میباشد. این کار اغلب با بهره گرفتن از پرایمر Oligo-dt انجام می شود که می تواند به دم پلی mRNA ۳´A یوکاریوتها متصل شود و امکان cDNA را از روی مولکولهای mRNA موجود در واکنش توسط آنزیم نسخهبردار معکوس فراهم سازد. این کار را میتوان بر رویmRNA جدا شده از ستون و یا بر روی mRNA جذب شده بر روی یک بستر جامد انجام داد. در نهایت بررسی محصولات حاصل از تکثیر RT-PCR انجام می شود (کریمی و همکاران، ۱۳۸۳).
۱-۲-۱۱-۱- PCR به همراه نسخهبرداری معکوس (RT-PCR)
بررسی بیان ژن نیاز به تعیین دقیق میزان mRNA دارد، ولی اساس PCR تکثیر DNA است نه RNA اکنون سوال این است که چگونه میتوان از آن برای بررسی RNA استفاده کرد؟ برای اینکار ابتدا RNA را با بهره گرفتن از روش کاملا شناخته شده نسخهبرداری معکوس که در حالت طبیعی توسط ویروسهای RNA دار برای تبدیل RNAی ژنومی آنها به DNAدر داخل سلول میزبان بهکار میرود، تبدیل به DNAمی شود (شکل ۱-۵). سپس تکثیر PCR بر روی cDNA (DNA مکمل Complementry) بهدست آمده میگیرد (کریمی و همکاران، ۱۳۸۳).
RT-PCR استاندارد یک روش سریع، متنوع و فوقالعاده حساس برای بررسی بیان یک ژن مورد نظر ارائه میدهد و همچنین می تواند اطلاعات نیمه کمی نیز درباره میزان بیان فراهم سازد.
شکل۱-۵: رونویسی معکوس- تکثیر PCR از روی cDNA
فصل دوم:
مروری بر پژوهشهای پیشین
۲-۱- ویژگیهای مرفولوژیک و رویشی
تحقیقات بسیاری در مورد ویژگیهای رویشی و مورفولوژیک گیاهان در ارتباط با تنش خشکی صورت گرفته است و اکثر آنها بر تاثیر بسیار زیاد تنش کمبود آب بر این صفات تاکید دارند. در مطالعه ای که توسط لی و همکاران (۲۰۰۷) صورت گرفت اثر تنش خشکی روی Populus przewalskii کاهش معنیداری را در خصوصیات رویشی از جمله ارتفاع ساقه، قطر یقه، بیوماس کل، تعداد کل برگ و مساحت کل برگ مشاهده شد. همچنین مطالعه دیگری بر روی Q. ilex نشان داد که نسبت ساقه به ریشه در تیمارهای شدید خشکی کاهش یافت (سالوادور و همکاران، ۲۰۰۴). تاثیر تنش خشکی بین ژنوتیپهای بادام تلخ از نظر وزن خشک (ساقه، برگ و ریشه) هم اختلاف معنیداری مشاهده گردید (رحمانی و همکاران، ۱۳۸۵). در گیاه زیتون نیز نسبت وزن خشک به سطح برگ در تیمار بدون آبیاری نسبت به کنترل، افزایش یافت (سوفو و همکاران، ۲۰۰۵). در مطالعه ای که توسط جیمس[۱۰۹] و همکاران (۲۰۰۵) بر روی گونه های مختلف Alnus sp. صورت گرفت، گونه هایی که تحت تنش خشکی بودند از نظر رشد طولی ساقه کاهش معنیدار بیشتری نسبت به گونه های شاهد داشتند.
بررسی بر روی ۵ گونه مهم جنگلی در تارایی توسط رائو[۱۱۰] (۲۰۰۸) نیز نشان داد که طی تنش خشکی تغییرات ارتفاع نهال و میزان بیوماس در این گونه ها متفاوت بود، به طوری که گونه Leucaena leucocephala بهعنوان متحملترین گونه عکسالعمل کمتری را نشان داد و گونه Albizzia lebbek بعنوان حساسترین گونه به خشکی، بیشترین کاهش را از لحاظ این پارامترها در برابر تنش کمبود آب نشان داد و سریعتر از ۴ گونه دیگر از بین رفت.
همچنین طی تحقیقی که پولوس و همکاران (۲۰۰۷) انجام دادند اثبات کردند که خشکی تاثیر معنیداری روی خصوصیات رویشی گونه های بلوط مورد مطالعه داشت. به طوری که این مقادیر در گونه Q. sideroxyla بیشتر ازگونهQ. laceyi تحت تاثیر قرار گرفت و آنها به این نتیجه رسیدند که گونه Q. laceyi نسبت بهsideroxyla Q. مقاومتر میباشد. وناتور[۱۱۱] (۱۹۷۶) در مطالعه بر رویPinus cariabae مشاهده نمود که نهالهای حاصل از خانوادههای مقاوم به خشکی، با کاهش سطح برگ و بیوماس هوایی از کم شدن یا مصرف آب اجتناب می کنند.
مطالعه بر روی نهالهای Q. ilex و Cariaria nepalensis و Eucalyptus microtheca نیز نشان داد که طی تنش خشکی نسبت ریشه به ساقه، به دلیل افزایش میزان رشد ریشه نسبت به میزان رشد وزن برگ و ساقه در این گونه ها افزایش مییابد که می تواند دلیلی برای تلاش گیاه برای دسترسی به آب و بقا باشد (سالوادور و همکاران، ۲۰۰۴ ؛ بارگالی و تیواری، ۲۰۰۴ ؛ سوسیلوتو و برنینگر، ۲۰۰۷).
در سال ۲۰۰۴ ژانگ و همکاران[۱۱۲] در بررسی روی اکوتیپهای مختلف صنوبر بر روی خاکهایی با محتوای آب متفاوت به این نتیجه رسیدند که تغییر در مقدار آب سبب کاهش ارتفاع، سطح کل و تعداد کل برگ، و نسبت ریشه به ساقه می شود و در اکوتیپهای مختلف مقدار این پارامترها کاهش یافت. مرچانت و همکاران[۱۱۳] (۲۰۰۷) با بررسی ۶ گونه اکالیپتوس تحت شرایط کمبود آب کاهش معنیداری را در ارتفاع گیاه، قطر و سطح برگ و SLA ۳ گونه از آنها مشاهده نمود ولی این پارامترها در گونه های دیگر معنیدار نشد.
۲-۲- ویژگیهای فیزیولوژیکی
۲-۲-۱- محتوی نسبی آب (RWC)
در یک آزمایش که بین تیمارهای مختلف تنش خشکی بر روی دو گونه بلوط انجام گرفت، RWC برگها تفاوت معنیداری را نشان نداد ولی میزان بیوماس در گونه Q. ruber نسبت به Q. petraea طی استرس آبی عکسالعمل شدیدتری را از خود نشان داد ( گیگر و توماس[۱۱۴]، ۲۰۰۵). تزارا[۱۱۵] و همکاران (۲۰۰۳) با مطالعه بر روی گونه Lycium nodosum تحت تنش خشکی و شوری به این نتیجه رسیدند که افزایش این تنشها باعث کاهش میزان RWC می شود.
نتایج پولوس و همکاران (۲۰۰۷) بر روی دو گونه Q. laceyi و Q. sideroxyla حاکی از کمتر بودن میزان RWC برگ در حالت کنترل در Q. laceyi در مقایسه با Q. sideroxyla بود که مقاومت بیشتر Q. laceyi را در برابر خشکی نشان داد. شونفلد و همکاران (۱۹۸۸) بیان کردند که با افزایش تنش رطوبتی، RWC برگها در گونه گندم کاهش پیدا می کند که علت کاهش محتوای نسبی آب، کاهش پتانسیل آب برگ و کاهش جذب آب از ریشهها در شرایط تنش خشکی میباشد. سینگ و سینگ (۱۹۹۵) در بررسی تأثیر تنش خشکی بر روی گندم و ذرت در شرایط مزرعه ای گزارش کردند که افزایش شدت تنش خشکی سبب کاهش محتوای نسبی آب برگ می شود. همچنین مارتین و همکاران (۱۹۸۸) نیز در شرایط تنش خشکی، افت در محتوای نسبی آب ارقام متحمل و حساس ذرت را گزارش و بیان کردند کاهش در محتوای نسبی آب ارقام حساس به خشکی در شرایط تنش رطوبتی بیش از ارقام متحمل به خشکی است .
رامیرز-والیجو و کلی (۱۹۹۸) نیز بالا بودن محتوای نسبی آب در ارقام مقاوم به خشکی باقلا را گزارش کردند. سالوادور و همکاران (۲۰۰۴) با بررسی نهالهای Q. ilex در دو دوره ۵/۲ و ۵/۳ ماهه در پتانسیل آب ۶/۲ تا ۷۶/۲ مگاپاسکال و رویو و همکاران (۲۰۰۱) نیز با برررسی گونه Pinus halepensis در دو سال متوالی طی ۳ ماه، در ۴ تیمار کنترل، ضعیف، متوسط و شدید تفاوت معنیداری را در میزان محتوی نسبی آب در تیمارهای مختلف کمبود آب مشاهده ننمودند. در تحقیقی که توسط رعنائیان و همکاران، (۱۳۹۲) بر روی گیاه توتون انجام گرفت، میزان محتوای نسبی آب در گونه های تحت تنش کاهش معنیداری نسبت به گونه های شاهد داشتند. طی تحقیق که شریعت و عصاره در سال ۱۳۸۷ بر روی ۴ گونه اکالیپتوس تحت شرایط خشکی انجام دادند با افزایش شدت تنش خشکی در اثر کاهش پتانسیل آبی از ۱/۰- به ۲/۱- مگاپاسکال، شاهد کاهش معنیداری در میزان RWC برگ هر ۴ گونه بودند (شریعت، ۱۳۸۷).
۲-۲-۲- عملکرد فتوسیستم II
سوزا[۱۱۶] و همکاران (۲۰۰۳ ) در تحقیق بر روی گونه Vigna unguiculata تحت تنش خشکی به این نتیجه رسیدند که با افزایش تنش خشکی عملکرد فتوسیستم II ( (fv/fm کاهش یافت. پولوس و همکاران (۲۰۰۷( عکسالعملهای فیزیولوژیک دو گونه Q. laceyi و Q. syderoxila را در ۵ زمان به مدت ۷ هفته در برابر استرسهای کم آبی مورد مطالعه قرار دادند و طبق نتایج گونه Q. syderoxila بردباری کمتری نسبت به خشکی نشان داد به طوری که میزان کلروفیل فلورسنس در هفته ۶ در این گونه کاهش پیدا کرد و کاهش این پارامتر در گونه Q. laceyi که یک گونه مقاوم شناسایی شد در هفته ۷ اتفاق افتاد. طی تحقیقی که پوپوویک[۱۱۷] و همکاران در سال ۲۰۱۰ روی نهالهای Q. ruber انجام دادند، به این نتیجه رسیدند که طی تنش خشکی میزان fv/fm کاهش پیدا می کند، به طوری که در این بررسی عملکرد فتوسیستم II از همان تنش کمبود آب ضعیف سیر نزولی را در پی داشت.
بررسی تاثیر تنش خشکی در دو گونه P. khinjuk و P. mutica توسط رنجبرفوردویی[۱۱۸] و همکاران (۲۰۰۰) تفاوت معنیداری را از نظر میزان کلروفیل فلورسنس II در بین تیمار تنش کمبود آب و کنترل نشان داد که این تفاوت در گونه P. mutica بیشتر از P. khinjuk بود که حاکی از مقاومت بیشتر P. khinjuk است. بررسی روی نهالهای دو گونه Q. agrifolia , Q. lobata تحت شرایط استرس آبی تفاوت معنیداری را از نظر فتوسنتز و عملکرد فتوسیستم II نشان داد، به طوری که نهالهای Q. agrifolia نسبت به Q. lobata تحت استرس بیشتری قرار گرفتند و این پارامترها در آنها بیشتر کاهش یافت (ماهال[۱۱۹] و همکاران، ۲۰۰۹). در مطالعه متی[۱۲۰] و همکاران (۱۹۹۶) تنش خشکی در هر دو گونه Q. ilex, Q. pubescens باعث کاهش در میزان عملکرد فتوسیستم II شد که این تفاوت معنیدار در Q. ilex بیشتر از Q. pubescens بود. اپرون (۱۹۹۷) با بررسی تاثیر تنش خشکی روی دو گونه Cedrus atlantica و C. libaniدر دو پروونانس ترکیه و فرانسه بیان کردند که با توجه به اینکه کمبود آب باعث بسته شدن روزنهها می شود، این امر خود باعث کاهش فتوسنتز و عملکرد فتوسیستم II می شود که گونه C. libani در پروونانس ترکیه تفاوت معنیدار بیشتری را در حالت استرس آبی نسبت به گونه Cedrus atlanticaاز پروونانس فرانسه نشان داد. حاجی میرزایی (۱۳۸۵) بر اساس نتایج بهدست آمده از آزمایش غلظت کلروفیل در برگ های نهالهای پسته وحشی گزارش نمود که با افزایش مدت زمان خشکی میزان غلظت کلروفیل در برگها کاهش مییابد که این حالت در مورد غلظت کلروفیل a، کلروفیلb ، مجموع کلروفیل a وb و نسبت کلروفیل a به b نیز مشاهده شد. به نظر میرسد کاهش میزان کلروفیل تحت تنش به واسطه تجزیه آن است. همچنین مجموع رنگدانههای a وb در گونه تاغ با افزایش تنش خشکی کاهش معنی داری را نشان میدهد. نسبت کلروفیل aبه b با افزایش دفعات آبیاری در گونه تاغ به شدت کاهش یافت. به عبارت دیگر افزایش مدت زمان بین دو آبیاری به میزان بیشتری باعث کاهش کلروفیل aگردید (بالابندی۱۳۸۴).
دامسین و رامبال (۱۹۹۵) گونه Q. pubescens را در معرض خشکی تابستان قرار دادند و عملکرد فتوسیستم II را هم تحت نور و درجه حرارت شدید و هم در تاریکی اندازه گیری نمودند و مشاهده نمودند که تنها برگها در نور و درجه حرارت شدید عملکرد فتوسیستم II آنها کاهش یافت و در تاریکی تغییری مشاهده نشد، بنابراین گونه مورد مطالعه را گونه ای بردبار به خشکی معرفی نمودند.
مزوروس و همکاران (۲۰۰۸) عکسالعملهای فیزیولوژیکی گونه Q. petraea را در مقابل استرسهای خشکی و گرمایی مورد مطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که این استرسها، فعالیتهای فتوشیمیایی برگ این گونه را تحت تاثیر قرار داده و عملکرد فتوسیستمII نسبت به مشخصههای رشدی برگ تغییرات بسیار کمتری داشت.
در تحقیقی که پوپوویک و همکاران (۲۰۱۰) بر روی نهالهای Q. robur تحت تنش انجام دادند، به این نتیجه رسیدند که عملکرد فتوسیستم II در خشکی کاهش پیدا کرد. مطالعات دیگر انجام گرفته بر روی Q. robur نیز همین نتیجه را اثبات نمود (مولچانوو[۱۲۱]، ۲۰۰۹ ؛ روسنکویست و همکاران[۱۲۲]، ۲۰۱۰).
۲-۲-۳- نشت الکترولیت (EC)
تحقیقی که سالوادور در سال ۲۰۰۴ انجام داد، دریافت که خشکی سبب افزایش نرخ نشت الکترولیت برگ و در نتیجه کاهش پایداری سلولهای غشایی می شود. نادلر و همکاران (۲۰۰۷) ، ۴ گونه موز ( (Musa acuminate، مانگو(Mangifera indica L.) و زیتون(Olea europaea L.) و خرما (Phoenix dactylifera L.) را تحت رژیم آبیاری متفاوت قرار دادند و تفاوت معنیداری در میزان EC ساقه در این گونه ها و تیمارهای مختلف آبی مشاهده نمودند. به طوری که با کاهش میزان آبیاری، مقدار نرخ نشت الکترولیت ساقه افزایش یافت.
بررسی بردباری به خشکی گیاه سویا نیز نشان داد که استرس کمآبی میزان پایداری غشای سیتوپلاسمی را کاهش میدهد (ژانگ و همکاران، ۲۰۰۷). کوچوا و جورجیوف (۲۰۰۳) نیز در ارزیابی مقاومت به خشکی ارقام Hordeum vulgare L. ، تخریب کمتری در غشاهای سلولی ارقام مقاوم تر به خشکی مشاهده کردند.
۲-۲-۴- فتوسنتز و هدایت روزنهای
تحقیقی که روی گیاه زیتون تحت تاثیر تنش آبی صورت گرفت، نشان داد مقدار آب کمی که در بافتها ذخیره می شود به سمت ریشه و برگ شیب پیدا می کند و در نتیجه رشد متوقف شده و فتوسنتز و تعرق غیر فعال میشوند (سوفو، ۲۰۰۷).
در مطالعه ای که توسط (توماس[۱۲۳]، ۲۰۰۰) بر روی Q. robur انجام گرفت، بیشترین تاثیر خشکی بر روی هدایت روزنهای بوده به طوری که تنش خشکی با کاهش هدایت روزنهای، تعرق را به صورت خطی کاهش داد، در حالیکه کاهش فتوسنتز کمتر بود. دایت مارووا[۱۲۴] و همکاران (۲۰۰۹) پاسخهای فیزیولوژیکی نهالهای Picea abiesرا تحت تنش خشکی مورد مطالعه قرار دادند و پتانسیل آبی برگ، هدایت روزنهای و تبادلات دیاکسیدکربن را بررسی کردند. نتایج این بررسی نشان داد که تنش خشکی منجر به کاهش پتانسیل آب برگ شد و این کاهش در پتانسیل آبی توام با تغییرات سریع در هدایت روزنهای بود و با افزایش تنش خشکی هدایت روزنهای و تبادلات دی اکسیدکربن کاهش یافت و این تغییرات باعث افزایش توانایی گیاه برای زنده ماندن و رشد در طول دوره خشکی شدند. مدیاولا و اسکودرو[۱۲۵] (۲۰۰۴) پاسخهای روزنهای را نسبت به تنش خشکی در گونه های Q. rotundifolia وQ. faginea مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که گونه Q. rotundifolia نسبت به گونه faginea Q. مقاومتر بود زیرا هدایت روزنهای آن طی تنش خشکی کمتر تغییر کرد. استیسی و آلن[۱۲۶] (۱۹۹۷) گونه Q. havard را به مدت یک ماه در معرض تنش خشکی قرار دادند و با میزان تغییر جزئی که در میزان فتوسنتز و هدایت روزنهای رخ داد این گونه را یک گونه بردبار به خشکی اعلام کردند. تزارا و همکاران در سال ۲۰۰۳ با مطالعه بر روی گونه Lycium nodosum تحت تنش خشکی کاهش معنیداری را در نرخ فتوسنتز و هدایت روزنهای در شرایط افزایش تنش مشاهده نمودند. در بررسی که روی میزان فتوسنتز و هدایت روزنه ای در دو گونه Q. ilexو Laurus nobilis تحت شرایط خشکی توسط آرنا[۱۲۷] و همکاران (۲۰۰۸) انجام شد، نتیجه گیری کردند که تحت شرایط خشکی مساوی، میزان فتوسنتز و هدایت روزنهای در گونه Q. ilex نسبت به گونه L. nobilis بیشتر بود و در نتیجه به خشکی مقاومتر است.
در تحقیقی که سالوادور و همکاران (۲۰۰۴) انجام دادند دریافتند که خشکی سبب کاهش پتانسیل اشباع اسمزی، هدایت روزنهای، تبخیر و تعرق و ظرفیت رشد ریشه می شود. مطالعه رائو (۲۰۰۸) روی ۵ گونه مهم منطقه تارایی از جمله Albizzia lebbek، Dalbergia sissoo، Laucaena laucocephala، Shorea robusta، Tectonia grandis نشان داد که تنش شدید خشکی موجب کاهش وزن خشک، فتوسنتز و تعرق در همه گونهها و افزایش مقاومت روزنهای در تمامی این ۵ گونه گردیده است.
ژانگ (۲۰۰۴) با بررسی اکوتیپهای مختلف صنوبر دارای خاکهایی با میزان آب متفاوت به این نتیجه رسیدند که تغییر در مقدار آب، فتوسنتز و هدایت روزنهای را کاهش میدهد و در اکوتیپهای مختلف مقدار این کاهش متفاوت است. اپرون و دریر (۱۹۹۳) با مطالعه بر روی یک توده طبیعی از Q. petrea وQ. robur نتیجه گرفتند که بعد از انجام تنش خشکی در این گونه ها میزان فتوسنتزشان کاهش پیدا نکرد، بنابراین مشخص گردید که این گونه ها به خشکی مقاوم میباشند. با بررسی ترزا و همکاران (۲۰۰۸) روی نهالهای Q. ilex طی استرسهای خشکی در میزان کلروفیل فلورسنس، فتوسنتز و کارایی مصرف آب در تیمارهای مختلف خشکی تفاوت معنیداری مشاهده شد.
واگنر و دریر[۱۲۸] (۱۹۹۷) با بررسی اثر تنش خشکی بر روی نهالهای سه گونه بلوط Q. petrea وQ. robur و Q. rubra مشاهده نمودند که در گونه Q. petrea میزان فتوسنتز و هدایت روزنهای، میزان بیوماس و عملکرد فتوسیستمII نسبت به دو گونه دیگر کمتر تغییر نمود و بنابراین به عنوان یک گونه مقاومتر شناسایی شد. در مطالعه ای که توسط بهبودیان[۱۲۹] و همکاران (۱۹۸۶) بر روی تاثیر تنش کمبود آب بر میزان فتوسنتز در پسته خوراکی صورت گرفت، مشاهده نمودند که این گونه در شرایط سخت کم آبی در حالتی که پتانسیل آبی برگ به ۵- مگاپاسکال رسیده بود، قادر به انجام فتوسنتز میباشد.
۲-۳- جذب عناصر
در مطالعه ای که توسط نیکان و قربانلی (۲۰۰۷) بر روی سویا صورت گرفت بیان کردند که تنش خشکی موجب افزایش پتاسیم در اندام هوایی شد. هم چنین در مطالعه ای که توسط لی[۱۳۰] و همکاران (۲۰۰۳) بر روی برنج صورت گرفت بیان کردند که گونه های بردبار به خشکسالی سدیم بیشتری را دفع و با جذب بیشتر پتاسیم، نسبت سدیم به پتاسیم را در اندام هوایی خود پایین نگه میدارند. در مطالعه ای که توسط منصوری و همکاران (۱۳۹۰) بر روی ژنوتیپهای مختلف برنج ایرانی تحت تنش خشکی صورت گرفته بود بیان کردند که ارقام متحمل، سدیم بیشتری را دفع کرده و با جذب پتاسیم بیشتر، نسبت سدیم به پتاسیم را در اندام هوایی خود پایین نگه می دارند آنها گزارش کردند که تنها مقدار سدیم و پتاسیم در تفکیک ارقام متحمل از حساس نمی تواند معیار کافی باشد، بلکه نسبت این دو یون سدیم به پتاسیم عامل مهمتری است تنش خشکی عموما باعث بالا رفتن میزان یون سدیم و کاهش جذب یون پتاسیم می شود، چرا که سدیم تمامیت غشاء سلولهای ریشه را از بین برده و از جذب انتخابی سلول میکاهد (ایزو و همکاران[۱۳۱]، ۱۹۹۱). والیا و همکاران، (۲۰۰۵) با مطالعه ای که بر روی برنج انجام داده بودند به این نتیجه رسیدند که تجمع سدیم در گیاه منجر به خسارت می شود. در مطالعه ای که توسط تاجعبدیپور (۲۰۰۴) بر روی سه رقم پسته بادامی نشان داد که دوره آبیاری تاثیر معنیداری بر غلظت پتاسیم برگ ندارد در حالی که غلظت پتاسیم ساقه و ریشه به طور معنی داری تحت تاثیر افزایش دور آبیاری قرار میگیرد. در مطالعه ای که توسط آخوندی[۱۳۲] و همکاران، (۲۰۰۶) بر روی یونجه انجام شد به این نتیجه رسیدند که سدیم و پتاسیم در اثر تنش خشکی در اندامهای گیاه افزایش مییابد. همچنین نشان دادند که نسبت سدیم به پتاسیم در اندامهای هوایی و ریشه، با افزایش تنش خشکی افزایش مییابد. همچنین در مطالعاتی که توسط حاج میرزایی[۱۳۳]، (۲۰۰۶) بر روی بنه و ترنر، (۱۹۸۵) بر روی فلفل و بابو و پرکاش[۱۳۴]، (۲۰۰۶) بر روی انگور انجام شد بیان کردند غلظت فسفر ریشه با افزایش تنش خشکی کاهش می یابد، این در حالی است که در پژوهشی که توسط موسوی[۱۳۵] و همکاران، (۲۰۰۹) بر روی ژنوتیپهای مختلف بادام صورت گرفت مشاهده کردند که افزایش تنش خشکی تفاوت معنیداری در میزان فسفر ریشه نشان نداد.
۲-۴- شناسایی ژنهای مرتبط به خشکی با بهره گرفتن از روش cDNA-AFLP
تعدادی از ژنهای ناشی از خشکسالی برای اولین بار در کاج (Pinus taeda .L) شناسایی شدند که از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه ای با بهره گرفتن از cDNA-AFLP بهدست آمد و نتایج آنها نشان داد که اظهارهای متفاوتی را در شرایط کمبود آب داشتند (چانگ[۱۳۶] و همکاران، ۱۹۹۶). چانگ و همکاران قادر بودند یک درک و بینش کلی نسبت به رشتهها و الگوهای بیان شده ناشی از تنش خشکی را ارائه دهند. همچنین برای شناسایی تعداد بیشتری از ژنهای پاسخگو به تنش خشکی بدون اساس و پایه علمی پیشین با بهره گرفتن از CDNA-AFLP در کاج بیابانی توسط دپس[۱۳۷] و همکاران، (۲۰۰۳) مطالعاتی صورت گرفت که در طی این مطالعه ۴۸ ژن پاسخگو به خشکسالی شناسایی شدند و از این ۴۸ ژن بسیاری از پروتئینهای شناخته شده عملکرد آنها با فتوسنتز، متابولیسم کربوهیدراتها و سنتز دیواره سلولی گیاهی و دفاع مطابقت داشت. آزمایشات مشابهی با بهره گرفتن از روش cDNA-AFLP جهت شناسایی ژنهای پاسخگو به خشکسالی در برگهای جوان ارقام مختلف بادام (Prunus amygdalus) صورت گرفت و متوجه شدند که ژنهای اظهار شده تحت تنش خشکسالی متفاوت بودند (کامپلانس[۱۳۸] و همکاران، ۲۰۰۱). لورنز و همکاران (۲۰۰۶)، با مطالعه ای که بر روی P. taeda L. تحت تنش خشکی انجام دادند توانستند ژنهای پاسخگو به خشکسالی را شناسایی کنند. در این بررسی cDNA-AFLP برای بررسی بیان ژن در P. taeda L. در تنش خشکی نشان داد که تغیراتی که در الگوهای بیان ژن در واکنش به خشکی صورت میگیرد فقط بصورت کیفی است و کمی نیست (لورنز[۱۳۹] و همکاران، ۲۰۰۶).
ژانگ[۱۴۰] (۱۹۸۹) در مطالعه ای که بر روی گونه هندوانه ابوجهل Citrullus colocynthis انجام داد، متوجه شد که به دلیل دارا بودن سیستم ریشهای عمیق، گونه ای مقاوم در برابر خشکسالی است و گیاه را تحت تنش خشکی با بهره گرفتن از پلیاتیلن گلیکول قرار دادند و در نهایت از cDNA-AFLP ریشه برای مطالعه بیان ژنها استفاده شد. نتایج نشان داد که هجده ژن وجود دارد که با مسیرهای متابولیکی هورمونهایی مانند آبسزیک اسید، اسید سالسیلیک و اسید جاسمونیک در ارتباط بودند. همچنین مطالعه ای که روی Ammopiptanthus mongolicus در پاسخ به خشکی انجام شد، بیان ژن این گونه تحت تنش خشکسالی، سرما و ترکیبی از خشکسالی و تنش سرمایی در مدت زمانهای ۰، ۶، ۱۲، ۲۴ و ۴۸ ساعت پس از اعمال تنشهای فوق با بهره گرفتن از cDNA-AFLP مطالعه شد. در نهایت با بهره گرفتن از ۶۴ ترکیب پرایمری مختلف در کل ۴۰۹۳ قطعه cDNA جدا شد که ۳۹۵ باند خاص در میان ۴۰۹۳ باند مشاهده شد. ۳۹ قطعه بیان شده از نمونههایی بودند که تحت تنش خشکی قرار گرفتند و ۷۰ تا از قطعههای بیان شده قابل تشخیص از نمونههایی بود که در سرما قرار گرفته بودند (وانگ[۱۴۱] و همکاران، ۲۰۱۱).
کاربرد فنcDNA-AFLP بر روی گونه Festuca sp. نیز با کمک آنزیم های NSPI و Taq برای تشخیص ژنهای اظهار شده مورد استفاده قرار گرفت. تحت تنش خشکی در کل ۴۶۴ قطعهی مختلف در Festuca تولید شد (وانگ، ۲۰۰۵). برای تعیین بیان ژن و پاسخهای فیزیولوژیکی و روابط درونی در صنوبر سیاه و سفید نیز نسبت به میزان دیاکسیدکربن بالا، خشکسالی و ترکیبی از هر دو نیز مطالعه ای صورت گرفت که از هزاران رونوشت بیان شده در پاسخ به این تنشها بیش از ۱۶۰۰ ژن از چند مسیر وجود داشت (بیش از ۱۰ برابر) که بیان متفاوت بین شرایط کنترل و تحت تنش را داشتند. این نتایج به میزان زیادی باعث درک آنها در مورد پاسخهای درختان به تغییرات آب و هوایی جهانی و در نهایت اثرات آن بر روی درختان گردید (راجورا و همکاران، ۲۰۱۱). در تحقیقی دیگر نیز که روی زمینهای برنج در دشتهای بالا و پایین با بهره گرفتن از cDNA-AFLP صورت گرفت، برنجهایی که در دشتهای بالا بودند مقاومت بیشتری نسبت به تنش خشکی نشان دادند. نتایج نشان داد که بیش از ۹۰% از ژنهای بیان شده تحت تنش خشکی در دو ژنوتیپ برنج تحت تاثیر قرار نگرفتند و بیش از ۸% تنش در هر دو بیان و کمتر از ۱% بصورت ویژه در در دشتهای بالا یا پایین بیان شد. ۵۷ ژن بصورت خالص در دشتهای بالا و ۳۸ ژن در دشتهای پایین اظهار شد (گائو[۱۴۲] و همکاران، ۲۰۰۹). طاهری (۱۳۸۴) مطالعه ای را بر روی گونه گندم، جهت بررسی الگوی بیان ژن با روش cDNA-AFLP تحت تنش خشکی انجام داد، در نهایت اختلاف زیادی در الگوی بیان ژنها بین تیمارهای مختلف خشکی در مقایسه با شرایط نرمال در بافت برگ مشاهده ننمود، ولی در بافت ریشه بخصوص بین تیمارهای مختلف خشکی، این اختلافات محسوستر بود. بنابراین بافت ریشه جهت بررسی الگوهای بیان ژن بین شرایط نرمال رطوبتی و تحت تنش مناسبترتشخیص داده شد.
در مطالعه ای که توسط گاپتو و همکاران (۲۰۱۲) صورت گرفت روش cDNA-AFLP برای شناسایی بیان ژن در پاسخ به خشکسالی در چای مورد استفاده قرار گرفت، در این مطالعه، خشکسالی به صورت مصنوعی القا شد که در نهایت قطعات بهدست آمده از ۱۰۸ رونوشت[۱۴۳] که به صورت متفاوت در ژنوتیپ های مقاوم به خشکی بیان میشدند، شناسایی شدند و از این بین ۸۹ مورد توالی یابی شدند. ۵۹ مورد از آنها همولوگ[۱۴۴] (شبه) بودند. بررسی عملکرد این ژنها حاکی از ارتباط این ژنها با متابولیسم کربوهیدراتها، پاسخ به استرس، فرایند تغییر پروتئینها و ترجمه بود.
ویس و همکاران (۱۹۹۵) برای شناسایی ارقام مقاوم نیشکر در پاسخ به قارچ Ustilago مطالعاتی را انجام دادند که هدف از این مطالعه بهدست آوردن یک درک و بینش کلی نسبت به مکانیسمهای مقاومت با امکان جدا سازی قطعهای خاص از ژن با بهره گرفتن از نشانگر RFLPدر نقشه برداری بود. آنها از روش cDNA-AFLP برای شناسایی ژنهای مختلف در نیشکر استفاده کردند، در نهایت گونه های حساس و مقاوم شناسایی و توالیهای همسان از قطعات ژنتیکی جدا شده شناسایی شدند.
کوئلهو[۱۴۵] و همکاران (۲۰۰۷) در طی مطالعه ای که روی مقاومت به بیماری قارچی phytopthera با cDNA-AFLP انجام دادند یک باند مرتبط با ژنهای مقاومت به بیماری در پایه های درختی گونه Quercus suber که آلوده به قارچ Phytophthora بود، شناسایی نمودند. همچنین نتایج تجزیهcDNA-AFLP ژنهای اظهارشده از گیاه گوجه فرنگی که شامل ژنهای مقاومت در برابر Cladosporium fulvum همراه با ژن Avr4 avirulence از یک قارچ گیاهی بود، در مقایسه با گیاهانی که در شرایط کنترل بودند، نشان داد که اظهارهای متفاوتی در الگوهای باندی وجود دارد (گابرلیس[۱۴۶] و همکاران، ۲۰۰۶).
یک تاریخچه از تجزیه و تحلیلهای مولکولی نشان میدهد که داشتن یک درک کلی از تاثیر خشکسالی بر ژنوم گیاهی می تواند یک تصویر کلیتر از محل ژنها و پروتئینهای پاسخگو به خشکسالی به ما بدهد. توجه کردن به چگونگی و درک این موضوع می تواند در حفظ سلامت جنگل و بهبود مزارع و بهرهوری از جنگل تاثیربگذارد (آلن[۱۴۷] و همکاران، ۲۰۱۱). آنالیز ژنوم گستردهای از پاسخ درختان جنگلی نسبت به تنش خشکی می تواند به وسیله ابزارهای جدید و قویتری برای حفاظت از تنوع و اهداف انتخابی برای پرورش و یا اصلاح ژنوتیپ درختان جنگلی بهترین سناریوها از خشکسالی را در آینده نشان دهد.
فصل سوم:
روش تحقیق
۳-۱- نحوه جمعآوری و کاشت بذر گونه های مورد مطالعه
با توجه به اینکه در منطقه رویشی زاگرس شمالی هر سه گونه بلوط پراکنش دارند، بنابراین با انجام جنگل گردشی در رویشگاههای بلوط در شهرستان بانه، بذور سه گونه بلوط که شامل بلوط ایرانی Quercus brantii ،دارمازو Quercus infectoria و ویول Quercus libani بود درآبان ماه ۱۳۹۰جمعآوری شدند و سپس بذور هر پایه درخت مادری در داخل گلدان پلاستیکی در فضای آزاد کاشته شدند (هرگلدان حاوی ۲-۱ بذر). گونه Q. infectoria به علت کم بودن تعداد تکرار در این بررسی لحاظ نگردید و تنها دو گونه دیگر مورد بررسی قرار گرفتند. پس از سبز شدن نهالها تا آبان سال بعد یعنی تا زمان تنش کمبود آب نهالها به طور کامل آبیاری شدند. در شهریور ماه، نهالهایی با ارتفاع و شادابی یکسان از هر گونه برای اعمال تنش کمبود آب انتخاب شدند و به فضای گلخانه منتقل گردیدند.
۳–۲- روش اعمال تنش کمبود آب و برداشت نهالها:
قبل از اعمال تنش، ابتدا نهالهای سالم از هر گونه به ۴ دسته تیمار کنترل و تنش کمبود آب تقسیم شدند و برای هر تنش حداقل ۵ تکرار درنظرگرفته شد و برای تنش کمبود آب آبیاری نشدند تا به ظرفیت مزرعهای مورد نظر (۷۰٪، ۵۰٪ و ۳۰٪) رسیدند، ولی نهالهای کنترل هر روز آبیاری گردیدند تا محتوی آب خاک گلدانها در حدود ۱۰۰٪ ظرفیت مزرعهای نگه داشته شود. در این آزمایش پس از ۷ روز، ۱۰ روز و ۱۵ روز از قطع آبیاری، خاک گلدانها بتدریج به ۷۰٪، ۵۰٪ و ۳۰٪ ظرفیت مزرعهای رسیدند بدین منظور هر روز وزن گلدانها اندازه گیری شدند. برای محاسبهی ظرفیت مزرعهای خاک که بهعنوان بستر کاشت نهالها در نظر گرفته شده بود، ابتدا یک گلدان حاوی خاک با آب اشباع شد و سپس قسمت فوقانی آن جهت کاهش تبخیر سطحی با یک پلاستیک پوشانده و در محل سایه قرار داده شد. پس از ۲ روز پلاستیک برداشته و مقداری خاک از قسمت ۵-۶ سانتیمتری خاک گرفته و وزن شد. سپس این خاک در آون با دمای ۸۵ درجه سانتی گراد به مدت ۲۴ ساعت قرار گرفت و وزن خشک آن نیز اندازه گیری شد. مقدار درصد ظرفیت مزرعهای نیز بر اساس معادله ۳-۱ محاسبه شد.
معادله۳-۱
پس از محاسبه ظرفیت مزرعهای میزان آب گلدانها بر اساس معادله ۳-۲ محاسبه و سپس وزن تر و خشک خاک هر گلدان بر اساس معادلات ۳-۳ و ۳-۴ محاسبه و در نهایت از طریق مجموع وزن تر و خشک بهدست آمده وزن هر گلدان در تنش مورد نظر بهدست آمد. ظرفیت مزرعهای محاسبه شده برای تمام گلدانها ۳۰% بود.
معادله ۳-۲ =آب گلدان
معادله۳-۳ تنش(%) × آب گلدان = وزن تر
معادله ۳-۴ آب گلدان- وزن اشباع گلدان = وزن خشک
۳-۳- اندازه گیری پارامترهای مرفولوژیکی و رویشی
تعداد کل برگ، تعداد برگ سبز در موقع برداشت نهالها شمارش و یادداشت شد. سپس نسبت تعداد برگ سبز به تعداد کل برگ محاسبه شد.
برای تعیین وزن تر .F.W[148] اندامهای مختلف گیاه (برگ، ساقه و ریشه) نهالهای دو گونه در هر تنش با بهره گرفتن از ترازوی دیجیتالی حساس یک هزارم گرم اندازه گیری شدند.
برای تعیین وزن خشک .D.W[149] اندامهای مختلف هر گونه شامل برگ، ساقه، ریشه ابتدا از هم جدا شده، سپس نمونهها به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد در دستگاه آون قرار گرفتند و سپس با بهره گرفتن از ترازوی دیجیتالی حساس یک هزارم گرم اندازه گیری شدند.
ارتفاع نهال از محل یقه تا جوانه انتهایی و ارتفاع کل ریشه با بهره گرفتن از خطکش اندازه گیری شدند.
در نهایت نسبت اندام هوایی به زمینی خشک و تر (وزن اندام هوایی ساقه و برگ⁄ اندام زمینی ریشه) و نیز بیوماس تر و خشک (مجموع وزن برگ، ریشه و ساقه) محاسبه شدند.
۳-۴- اندازه گیری پارمترهای فیزیولوژیک
۳-۴-۱- اندازه گیری محتوای نسبی آب(RWC)[150]
جهت تعیین محتوای نسبی آب اندامها، نمونه برگ از میان برگهای بالغ، نمونه ساقه از قسمت تحتانی ساقه و نمونه ریشه از میان ریشه های نازک انتخاب گردیدند. وزن ریشه، ساقه و برگ هر نهال بطور جداگانه اندازه گیری شد و بهعنوان وزن تر (FW) در نظر گرفته شد. سپس نمونهها به مدت ۲۴ ساعت در قوطیهای حاوی آب مقطر و در دمای اتاق قرار داده شدند تا به حالت اشباع خود برسند و پس از خشک کردن آب موجود روی آنها دوباره وزن شدند تا وزن اشباع (TW) بهدست آمد. در نهایت نمونههای اشباع شده به مدت ۴۸ ساعت در آون با دمای ۸۰ درجه سانتی گراد قرار گرفتند و وزن خشک آنها (DW) اندازه گیری شد و میزان RWC اندامها بر اساس معادله ۳-۵ بهدست آمد (شریعت و عصاره، ۱۳۸۷؛ شونفلد و همکاران، ۱۹۸۸؛ سالوادور، ۲۰۰۴).
معادله ۳- ۵ RWC=((FW-DW)/(TW-DW))×۱۰۰
۳-۴-۲- اندازه گیری عملکرد فتوسیستم ∏
جدیدترین برگهای کاملا توسعه یافته و فوقانی از نهالهای منتخب برای برداشت در هر مرحله توسط دستگاه فلورمتر قابل حمل القا کننده پالس (OSI-FL,Optic-Sciences، ایالات متحده آمریکا) در فضای باز یک بار در شب قبل از برداشت بهعنوان تعیین عملکرد فتوسیستم ∏ در تاریکی و بار دیگر در صبح روز بعد، برداشت بهعنوان عملکرد فتوسیستم ∏ در روشنایی خوانده شدند. به اینصورت که ابتدا به گیاه مستقر در فضای باز در هر دو حالت تاریکی و روشنایی، نور فعال فتوسنتزی (AL) تابانده شد و بلافاصله برگ در معرض اولین پالس اشباع قرار گرفت و پارامترهای فلوروسنس کلروفیل آن ثبت شد. اعداد قرائت شده شامل فلورسنس ضمیمه (F0)، بیشترین فلوروسنس (Fm) و Fv/Fm بودند.
۳-۴-۳- اندازه گیری نرخ نشت الکترولیت
میزان نشت الکترولیتها از بافتهای مختلف به عنوان شاخصی برای آسیب غشای سیتوپلاسمی با بهره گرفتن از یک دستگاه هدایت سنج (EC متر) اندازه گیری شد. برای این منظور نمونههایی با وزن تقریبی ۵/۰ گرم از ریشه، ساقه و برگ با بهره گرفتن از تیغ تیز جدا شد و پس از آبکشی توسط آب مقطر در ۲۰ میلی لیتر آب مقطر در ظروف فالکون در بسته غوطهور گردید. پس از ۲۴ ساعت نگهداری در دمای ۴ درجه سانتی گراد هدایت الکتریکی ثبت شد (۲۴EC) و سپس نمونهها در حمام آب گرم به مدت ۱ ساعت جوشانده شدند. پس از رسیدن دمای نمونهها به دمای اتاق، هدایت الکترولیتها مجددا اندازه گیری گردید و ماکزیمم هدایت الکتریکی (EC Max) از این طریق ثبت گردید، سپس نسبت هدایت الکتریکی ۲۴ به ماکزیمم بر حسب درصد به عنوان شاخص آسیب غشایی محاسبه گردید (فیاض[۱۵۱]، ۲۰۰۸).
۳-۴-۴- اندازه گیری تبادلات گازی برگ
به منظور اندازه گیری تبادلات گازی گیاه از دستگاه ADC (Bioscientific، انگلستان) استفاده شد. تمامی اندازه گیریها در ساعت ۱۰ تا ۱۲ صبح با میزان نور متفاوت صورت گرفت. در زمان اول با میزان تشعشعات فعال فتوسنتزی (PAR) 1000 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه و در زمان دوم با ۵۰۰ میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه صورت گرفت. بدین منظور برگهای کاملا توسعهیافته بالایی از هر نهال یکساله مورد نظر در درون محفظه دستگاه قرارگرفت. به منظور تصحیح سطح برگ، از برگهای قرار داده شده در اتاقک برگ با بهره گرفتن از سطح مشبک سطح آنها تعیین گردید. اندازه گیری در ۲ روز با فاصله زمانی ۵ روزه انجام گرفت. سپس پارامترهای متعددی مستقیماً از دستگاه جمعآوری و یا به صورت غیرمستقیم و از طریق روابط تجربی زیر شامل نرخ فتوسنتز خالص (A) (میکرومول دیاکسیدکربن بر متر مربع در ثانیه)، هدایت روزنهای(gs) (میلیمول آب بر مترمربع در ثانیه)، تعرق(E) (میلی مول آب بر متر مربع در ثانیه) ، تراکم دیاکسیدکربن محیطی (cref)، تراکم دیاکسیدکربن زیر روزنهای (ci) (میکرو مول/ مول)، نسبت دیاکسید کربن درون سلولی به محیطی (ci/cref)، هدایت مزوفیلی (مول در مترمربع در ثانیه) بر اساس معادله ۳-۶، کارایی مزوفیلی (میکرو مول در متر مربع در ثانیه / مول در میلی مول آب) براساس معادله ۳-۷، کارایی مصرف آب (WUE) (میکرومول دی اکسید کربن بر مول آب) بر اساس معادله ۳-۸ (احمدی و سی وسه مرده[۱۵۲]، ۲۰۰۵) و کارایی مصرف آب برگ (WUEL) (میکرومول دیاکسیدکربن در سانتیمتر مربع / متر مربع در ثانیه) بر اساس رابطه ۳-۹ تعیین گردید.
معادله۳- ۶
معادله۳-۷
معادله۳-۸
معادله۳-۹
۳-۴-۵- اندازه گیری سدیم و پتاسیم و فسفر قابل جذب توسط گیاه
الف- سدیم و پتاسیم
- عصارهگیری
نمونههای برگ، ریشه و ساقه در آون با دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۴ ساعت خشک شدند پس از آن از هر اندام به اندازه ۱/۰ گرم وزن شدند (نمونههایی با وزن کمتر از ۱/۰ گرم یادداشت شدند) و در بوته های چینی در کوره با دمای ۵۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۴ ساعت قرار داده شدند. بعد از گذشت مدت زمان لازم نمونههای پودر شده با ۱ میلی لیتر اسیدکلریدریک ۱ نرمال و ۹ میلیلیتر آب دو بار تقطیر به حجم ۱۰ سیسی رسانده شده سپس با بهره گرفتن از کاغذ صافی عصاره مورد نظر صاف شد.
- اندازه گیری
اندازه گیری سدیم و پتاسیم قابل جذب هر یک از اندامهای برگ، ریشه و ساقه توسط دستگاه فلمفتومتری انجام گرفت، قبل از قرائت مقادیر نمونهها مقادیر سدیم و پتاسیم استانداردها توسط دستگاه فلمفتومتری قرائت شد که با داشتن اعداد بهدست آمده یک منحنی استاندارد (مرجع) رسم شد و سپس سدیم و پتاسیم نمونهها قرائت شد که با تطبیق دادن با منحنی استاندارد غلظت سدیم و پتاسیم هر یک از اندامهای برگ، ریشه و ساقه بر حسب ppm بهدست آمد در نهایت مقدار سدیم و پتاسیم از طریق رابطه زیر بر حسب میلیگرم بر گرم بهدست آمد:
معادله ۳-۱۱ X=C×۱۰/M×۱۰۰۰
X= مقدار سدیم و پتاسیم قابل جذب توسط گیاه بر حسب میلیگرم بر گرم
C= مقدار سدیم و پتاسیم قابل جذب توسط گیاه به میلیگرم بر لیتر (ppm)
۱۰= حجم هر نمونه (عصاره)
M= وزن هر نمونه
ب- فسفر
۱- عصارهگیری
با همان روش عصارهگیری سدیم و پتاسیم صورت گرفت.
۲-تهیه استوک فسفر (یک مولار)
میزان ۲۱۹۵/۰ KH2PO4 وزن گردید و با آب مقطر به حجم یک لیتر رسانده شد و سپس برای تهیه استاندارد استوک به نسبت ۱:۵۰ رقیق گردید.
۳-تهیه معرف A
۵/۲۲گرم آمونیوم مولیبدات وزن گردید و ۴۰۰ میلیلیتر آب دو بار تقطیر به آن اضافه شد.
۴-تهیه معرف B
معرف B در همان روزی که استفاده می شود باید تهیه شود و تهیه آن به این صورت است که ۲۵/۱ گرم آمونیوم وانادیات وزن شد و سپس ۳۰۰ میلیلیتر آب دوبار تقطیر اضافه شد و گرم می شود تا به خوبی حل گردد.
۵-تهیه معرف اصلی
معرف A با معرف B مخلوط و به حجم یک لیتر رسانده می شود تا به دمای اتاق برسد. سپس ۲۵۰ میلیلیتر اسید نیتریک یک نرمال به محلول اضافه میکنیم.
۶-روش اندازه گیری فسفر
یک میلیلیتر از نمونه در استوانه مدرج ریخته می شود و ۵ میلی لیتر از معرف اصلی فسفر به آن اضافه گردید و سپس با آب دو بار تقطیر به حجم ۱۰ رسانده شد و عصاره تهیه شده کمی به هم زده شد تا نهایتا بعد از نیم ساعت به رنگ زرد در آید. برای اندازه گیری میزان فسفر هر یک از اندامها باید قبل از شروع استانداردهای ۰ ،۵ ،۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ را با دستگاه اسپکتوفتومتر با طول موج۴۷۰ (نانومتر) در حالت انتقال (Trans) قرائت گردید که با داشتن اعداد بهدست آمده یک منحنی استاندارد (مرجع) رسم شد و سپس عدد عصاره نمونهها قرائت شد و با تطبیق دادن با منحنی استاندارد غلظت فسفر بر اساسppm مشخص شد. سپس با بهره گرفتن از معادله ۳-۱۱ به میلیگرم در گرم تبدیل شد.
۳-۵- مطالعات مولکولی
۳-۵-۱- استخراج (RNA)
جهت استخراج RNA باید از قبل تمام وسایل مورد نیاز جهت انجام عمل استخراج اتوکلاو شده باشند و تا جایی که امکان دارد از برخورد مستقیم دست با وسایل خودداری شود و در حین کار از دستکش استفاده شود. نمونههای برگ و ریشه در روز برداشت از نمونهها جمعآوری شدند و در دمای c°۴۰- نگهداری شدند. برای استخراج RNA در دو روز پیدر پی عمل استخراج انجام شد.
۳-۶-۱روز اول
۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیگرم از نمونهها را همراه با ازت مایع در هاون چینی کوبیده و در میکروتیوپهای ۵/۱ میلیلیتری ریخته شدند (میکروتیوپها باید درون ازت مایع قرار بگیرند). بعد از مرحله کوبیدن نمونهها ۱ میلیلیتر از بافر استخراج به نمونههای کوبیده شده اضافه گردید و درون بن ماری با دمای ۶۵ به مدت ۵ دقیقه قرار داده شد و هر ۲ دقیقه یکبار نمونهها از بنماری بیرون آورده و ورتکس شدند. پس از آن ۲۰ میکرولیتر مرکاپتواتانول به نمونهها اضافه و به مدت ۱۵ ثانیه ورتکس شدند. سپس مجددا نمونهها به مدت ۱۰ دقیقه در بنماری با دمای ۶۵ درجه قرار گرفتند و هر ۳ دقیقه یکبار با دست ورتکس شدند. پس از اینکه نمونهها از بنماری بیرون آورده شدند به اندازه ۱ واحد از حجم نمونهها کلروفورم ایزوآمیلالکل به نمونهها اضافه شدند (کلروفورم ایزوآمیلالکل به نسبت ۱:۲۴ تهیه شد). سپس نمونهها توسط سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه در دمای اتاق (۲۵ درجه سانتی گراد) به مدت ۱۰ دقیقه مخلوط شدند و در نهایت مایع رویی به میکروتیوپ جدید منتقل شد. مجدداً ۱ واحد کلروفورم ایزوآمیل الکل اضافه شد و توسط ورتکس مخلوط شدند. بعد از این مرحله نمونهها درون سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه و دمای اتاق به مدت ۱۰ دقیقه قرار گرفتند. مجددا مایع رویی به تیوپ جدید منتقل شد و پس از آن به اندازه یک چهارم حجم مایع رویی لیتم کلراید سرد (۱۰مولار) (از قبل در دمای ۴- درجه قرار داده شدند) اضافه کرده و نهایتا ورتکس شدند و در دمای ۴- درجه سانتی گراد به مدت ۱ شب قرار گرفتند.
۳-۶-۲ روز دوم
نمونههای آماده شده از روز قبل را که درون یخچال بودند، درون سانتریفیوژ با ۹۰۰۰ دور در دقیقه در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ دقیقه قرارگرفتند. در این مرحله لکهRNA ته میکروتیوب میچسبد و مایع رویی دور ریخته می شود و میکروتیوپها را به صورت وارونه قرار میدهیم تا پلتی که ته میکروتیوپ هست، کاملا خشک شود. پس از آن ۵۰۰ میکرو لیتر بافر STE (بدون SDD) به پلت اضافه شد و در بنماری با دمای ۶۵ درجه سانتی گراد قرار میدهیم و هر چند دقیقه یکبار با دست تکان داده شد تا پلت در محلول بافر خوب حل شود. در مرحله بعد ۴۵۰ میکرولیتر کلروفورم ایزوآمیل الکل به میکروتیوپ حاوی پلت و بافر STE اضافه و نهایتا ورتکس شدند. سپس نمونهها در سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ دقیقه قرار میدهیم. بعد از آن مایع رویی را به میکروتیوپ جدید منتقل شد (تیوپها در ظرف یخ قرار گیرند). پس از آن که مایع رویی به میکروتیوپ جدید منتقل شد، ۱۵۰ میکرولیتر بافر STE مجددا به مایع درون میکروتیوپ اضافه و ورتکس شد. مجدداً در سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه و دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ دقیقه قرار داده شد، سپس مایع رویی وارد میکروتیوپ جدید شد. پس از آن ۶۰۰ میکرولیتر استات سدیم ۳ مولار به محتوای تیوپ اضافه کرده و ۵/۲ برابر حجم آن اتانول ۱۰۰% (از قبل در دمای ۲۰- درجه گذاشته شود) اضافه شد و نهایتا ورتکس شد و به مدت ۲ ساعت در یخچال ۲۰- درجه قرارگرفتند. بعد از آنکه نمونهها از یخچال بیرون آورده شدند و در سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ دقیقه قرار گرفتند. پس از آن مایع رویی دور ریخته شد و میکروتیوپ به حالت وارونه قرار گرفتند تا پلتی که ته میکروتیوپ چسبیده بود کاملا خشک شود. در مرحله بعد ۴۰۰ میکرولیتر اتانول ۷۰% (از قبل در دمای ۲۰- درجهسانتی گراد گذاشته شود) اضافه میکنیم و ورتکس می شود. در نهایت نمونهها در سانتریفیوژ با ۹۵۰۰ دور در دقیقه در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت ۱۰ دقیقه قرار گرفتند، بعد از آن مایع رویی دور ریخته شد و پلت خشک شد، سپس ۳۰ میکرولیتر آب دبس به هر نمونه اضافه شد.
۳-۵-۲-تهیه ژل آگارز (یک درصد)
۵/۱ گرم آگارز توزین و با ۷۲ میلیلیتر آب دوبار تقطیر مخلوط و در ماکروویو به مدت یک دقیقه قرار داده شد تا حل گردد. بعد از حل شدن ژل، به مدت چند ثانیه ظرف حاوی ژل را زیر هود قرار گرفت تا سرد شود (دما به ۵۵ درجه سانتی گراد برسد). پس از آن ۱۰ میلیلیتر بافر موپس ] X10[ به آرامی به ژل اضافه کرده و بعد از آن ۱۸ میلیلیتر فرمالدهید اضافه کرده و در نهایت ۵ میکرولیتر اتیدیوم بروماید اضافه و با آب دبس به حجم ۱۰۰میلیلیتررسانده شد.
۳-۵-۳- تهیه loding day
Loding day طی ۳ مرحله تهیه می شود.
مرحله اول – تهیه بافر نمونه (Sample buffer) : ۲ میکرولیتر بافر موپس ] X10 [با ۴ میکرولیتر فرمالدهید و ۱۰ میکرولیتر فرمامید و ۱ میکرولیتر اتیدیوم بروماید (۲۰۰میکروگرم) مخلوط میکنیم (مقادیر بالا جهت تهیه یک نمونه است). این محلول در دمای ۲۰- درجه نگهداری می شود و به مدت ۶ ماه قابل استفاده میباشد.
مرحله دوم - تهیه بافر بارگذاری ((Loding buffer: 4/0% بروموفنولبلو با ۱ میلیگرم در میلیلیتر اتیدیوم بروماید و ۱ میلی مولار EDTA و ۲ میلیلیتر گلیسرول مخلوط در نهایت با آب دبس به حجم ۴ میلیلیتر رسانده شد.
مرحله سوم - تهیه رنگ بارگذاری (Loding day): 4 میکرولیتر از RNAی نمونه با ۸ میکرولیتر از Sample buffer مخلوط و در بنماری با دمای ۷۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۰ دقیقه قرار گرفتند. بعد از آن ۲ میکرولیتر RNA Loding buffer اضافه شد، سپس نمونهها درون ژل آگارز در چاهکهای مورد نظر Run شدند و به مدت ۴۵ دقیقه در دستگاه الکتروفورز با ولتاژ قرار گرفتند و بعد از آن توسط دستگاه ژل داک از ژل مورد نظر تصویربرداری شد.
۳-۵-۴- تهیه MOPS [X ۱] (محلول تانک)
موپس [X ۱۰] و آب دو بار تقطیر با نسبت ۹:۱ با هم مخلوط شد.
۳-۶-تجزیه و تحلیل داده ها:
برای انجام تجزیه و تحلیل آماری نیز از نرم افزار آماری ۱۹SPSS استفاده شد. ابتدا توزیع نرمال دادهها به وسیله آزمون کولموگروف ـ اسمیرنوف بررسی گردید و در صورت عدم نرمال بودن، داده ها با بهره گرفتن از تبدیل دادهها، نرمال گردیدند. دادههای حاصل به صورت آزمایش فاکتوریل ۴×۲ (دوسطح گونه، چهارسطح تیمار۱۰۰% (کنترل)، و تنش۷۰%، ۵۰% و ۳۰% ظرفیت مزرعهای) در قالب طرح کاملاً تصادفی با بررسی اثرات ساده و متقابل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس مقایسات چندگانه میانگینها با آزمون دانکن و مقایسات دوگانه با آزمون تی استیودنت با حدود اطمینان ۹۵ درصد انجام شد. اما برای انجام تجزیه و تحلیل داده های مربوط به فتوسنتز به منظور بررسی تأثیر گونه و زمان نهالهای دو گونه بلوط مورد نظر از رویه مدلهای خطی عمومی (GLM) و آنالیز واریانس (ANOVA) داده ها با بهره گرفتن از روش repeated measurements استفاده گردید. به نحویکه اثرات ساده و متقابل به صورت درون گروهی و گونه و تنش نیز به صورت بین گروهی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند (چامبرز و همکاران[۱۵۳]، ۲۰۰۲). مقایسات چندگانه میانگینها نیز با بهره گرفتن از آزمون دانکن و دوگانه با بهره گرفتن از آزمون t-test غیر جفتی با سطح اطمینان ۹۵ درصد انجام شد.
۳-۶-۱- اندازه گیری شاخص تحمل (STI)[154]
شاخص تحمل به خشکی با بهره گرفتن از هر صفت مورد نظر برای گونه در شرایط بدون تنش Yp و تحت تنش Ys، از طریق معادله زیر محاسبه شد (فرناندز، ۱۹۸۰).
معادله۳-۱۲ STI=
فصل چهارم:
نتایج و بحث
۴-۱- نتایج پارامترهای رویشی
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که از میان پارامترهای رویشی مورد اندازه گیری تنها تعداد کل برگ به طور معنیداری تحت تاثیر فاکتور گونه بود (جدول۴-۱). با توجه به جدول مقایسه میانگین، تعداد کل برگ گونه ویول نسبت به برودار تفاوت معنیداری را نشان داد و مقدار آن در گونه ویول بیشتر بود (جدول۴-۲). همچنین نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تمام صفات رویشی بهجز وزن تر و خشک ریشه، طول ریشه، طول ساقه و نسبت اندام هوایی به زمینی تر و خشک در تنشهای مختلف معنیدار بودند. نتایج مقایسه میانگین (جدول۴-۳) نشان داد که وزن تر ساقه، در تنش شدید با تنشهای دیگر تفاوت معنیداری داشته و کاهش معنیدار را نشان داد. اما وزن تر برگ، تعداد کل برگ و تعداد برگ سبز، همچنین تعداد برگ سبز به کل برگ و وزن خشک ساقه و برگ از تنش متوسط کاهش معنیدار را نشان دادند. بیوماس تر و خشک در تنش شدید نیز تنها با کنترل تفاوت معنیداری را نشان داد.
جدول ۴-۱- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات رویشی و مورفولوژیک مورد بررسی |
منابع تغییر |
|
وزن تر(gr) |
|
تعداد برگ سبز/ تعداد کل برگ |
تعداد کل برگ |
تعداد برگ سبز |
طول ریشه(cm) |
طول ساقه(cm) |
ریشه |
ساقه |
برگ |
گونه |
ns ۵/۰ |
ns ۴/۲۰ |
ns ۱/۱ |
ns ۷/۰ |
*۸/۵۴ |
ns ۴/۵ |
ns ۸/۵۸۷ |
ns9/1 |
تیمارآبی |
ns1/2 |
*۹/۴۹ |
*۹/۲ |
**۱/۳۱ |
**۵/۲ |
**۱/۲۹ |
ns ۵/۱۳۶ |
ns ۵/۱۰ |
گونه* تیمارآبی |
ns ۲/۰ |
ns ۵/۱۰ |
ns ۲/۰ |
ns ۱۹/۰ |
ns ۲/۷ |
ns ۵/۱۰ |
ns ۳/۳۷ |
ns8/1 |
خطا |
۰۲/۱ |
۹/۲۲ |
۱/۱ |
۵۴/۰ |
۳/۳ |
۴/۳ |
۳/۱۹۴ |
۵/۱۷ |
ادامه جدول۴-۱
منابع تغییر |
وزن خشک (gr) |
|
اندام هوایی/ زمینی (cm) |
|
بیوماس (gr) |
ریشه |
ساقه |
برگ |
خشک |
تر |
خشک |
تر |
گونه |
۵۰/۰ ns |
۱۲/۰ns |
۱۳/۰ns |
|
۲۱/۰ ns |
۱۷/۰ns |
|
۲۱/۲ns |
۳۴/۱۱ns |
تیمارآبی |
۱۸ ۱۸/ ns |
۵۰/۰* |
۳۰/۲** |
|
۱۱/۰ ns |
۱۲/۰ns |
|
۶۴/۳۶* |
۶/۹۵* |
گونه×تیمارآبی |
۵۲/۱۱ ns |
۲۵/۰ns |
۲۰/۰ns |
|
۱۰/۰ ns |
۰۰۲/۰ns |
|
۱۴/۱۰ns |
۵/۱۷ns |
خطا |
۵/۱۱ |
۱۶/۰ |
۲۲/۰ |
۱۲/۰ |
۰۸/۰ |
۶/۱۴ |
۸/۲۹ |
* خطای ۵ درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد. |
جدول۴-۲- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک در دو گونه مورد مطالعه |
طول ساقه
)cm(
|
طول ریشه
)cm(
|
تعداد برگ سبز |
تعداد کل برگ |
تعدادبرگ سبز /کل برک |
|
وزن تر(gr) |
|
گونه |
برگ |
ساقه |
ریشه |
١۰/١±١/١a |
۱/۴۱±۴a |
۶/٧±۰/۵a |
۱۳/۷±۵/۰b |
۰/٣۴±۰/۵٢a |
۱۳/۱±۱۴/۰a |
۵۵/۱±۲۱/۰a |
۳۵/۱۱±۹/۰a |
بلوط ایرانی |
١۰/۵±١a |
۹/۳۲±۶/۳a |
٨/٣±۰/٨a |
۹۲/۸±۷/۰a |
۰/٣٢±۰/۴٨a |
۲۳/۱±۱۱/۰a |
۸۵/۱±۲۳/۰a |
۹۲/۹±۰۶/۱a |
ویول |
ادامه جدول ۴-۲-
بیوماس (gr) |
|
اندام هوایی/زمینی(cm) |
|
وزن خشک (gr) |
گونه |
تر |
خشک |
تر |
خشک |
ساقه |
ریشه |
برگ |
۶/٧۵±۰/٩٩a |
١۴/۰٣±١/۱a |
|
۰/١٣۰/١a |
۰/٢۶۰/٣a |
|
۴٨/۰۰۶۰/۰a |
۴/٧٧۰/٨٨a |
۰/۶۶۱۴/۰a |
بلوط ایرانی |
٣/۰±١/۰a |
١٣/٨۰/٩a |
|
۰/١۰a |
۰/۰١۰/٣a |
|
۵۰/۰۰/۰٧۰a |
۵/۰۶a |
۶۶/۰۰٩/۰a |
ویول |
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
جدول۴-۳- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک مورد بررسی در تیمارهای آبی مختلف |
طول ساقه (cm) |
طول ریشه (cm) |
تعداد برگ سبز |
تعداد کل برگ |
تعداد برگ سبز/کل برگ |
|
وزن تر (gr) |
|
تیمار آبی |
ساقه |
ریشه |
برگ |
|
١٢/١±١/۴a |
٣۵/۵٠±۴/٣٠a |
٨/٨٧±٠/٧۴a |
٩/٢٠±٠/٧۴a |
٩٣/۱±۰/٣a |
٢/١٣±٠/۴a |
٣/١٢±١/٩٠a |
١/٧٢±٠/٢١a |
۱۰۰%fc |
١١±١/١a |
٣٧/۴۵±۴/٢٧a |
٨/٨٧±٠/٩٢a |
٩±٠/٧٣a |
۱/۰۱±۰a |
٢/۰٢±٠/٣a |
١/١٢±١/٢٩a |
١/۶٠±٠/١٨a |
۷۰%fc |
٩/۵±١/٢a |
۴٢/١٨±۵/٠٢a |
۵/۴٠±٠/٢۴b |
٧±٠/۶٨b |
۱±۰/۱b |
١/۴٨±٠/٢ab |
١/١١±١/۴١a |
٠/٨۶±٠/٠٨b |
۵۰%fc |
١٠/۵±١/١a |
۴۴/٢۵±٢/٩٣a |
۴/٨٠±٠/٧٣b |
۶/٠٧±٠/۴٩b |
۳/۰±۰/٣b |
۱٩/۱±٠/١b |
٢۴/٨±١a |
٠/٧٧±٠/٠۶٩b |
۳۰%fc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ادامه جدول ۴-۳-
بیوماس(gr) |
|
|
اندام هوایی/زمینی (cm) |
|
|
وزن خشک (gr) |
تیمار آبی |
تر |
خشک |
|
تر |
خشک |
|
ساقه |
ریشه |
برگ |
|
١۶/٢۴٢/٢۴a |
٨/۴۶١/٧a |
۲۰/۰۲۹/۰a |
۳۶/۰۹۵/۰a |
۸۱/۰±۲۱/۰a |
۴۶/۶±۴۸/۱a |
۱۸/۱±۲/۰a |
۱۰۰%fc |
١۵/٧۴١/۵۴ab |
٧/۵۶۰/٨ab |
۲۱/۰۴۵/۰a |
۴۰/۰۱۰/۰a |
۴۵/۰±۱۰/۰ab |
۵۷/۵±۶۹/۰a |
۰۶/۱±۱/۰a |
۷۰%fc |
١٣/٢۶١/۶٣ab |
۵/٢۵١/٣ab |
۱۲/۰۲۸/۰a |
۳۱/۰۱۱/۰a |
۳۵/۰±۹۲/۰b |
۵۰/۴±۲۸/۱a |
۳۸/۰±۰۸/۰b |
۵۰%fc |
١۰/۴۰١/١٢b |
۴/٧۵۰/۵b |
۲۰/۰۲۸/۰a |
۳۲/۰۵۹/۰a |
۲۴/۰±۰۶۷/۰b |
۶۲/۳±۴۹/۰a |
۳۵/۰±۰۵/۰b |
۳۰%fc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
در دسترس نبودن آب از عوامل مهم و تاثیرگذار بر روی رشد نهالهای گونه بلوط محسوب می شود (کورکوس و همکاران، ۲۰۰۶). تنش خشکی بر روی برخی پارامترهای رویشی از جمله وزن ترساقه، وزن تر برگ، نسبت برگ سبز به کل برگ، تعداد کل برگ و وزن خشک ساقه و برگ تاثیر معنیداری داشت. به طوری که وزن تر ساقه در تنش شدید اما در مورد برگ از تنش متوسط کاهش معنیدار مشاهده شد که این موضوع نشان دهنده حساسیت بیشتر برگ نسبت به تنش خشکی میباشد (لارچر، ۲۰۰۳). اپرون و همکاران، (۱۹۹۷)، با بررسی گونه Q.robur در سه تیمار کنترل، تنش کمبود آب متوسط و بدون هر گونه آبیاری کاهش معنیداری را در وزن ساقه و برگ مشاهده نمودند. نتایج حاصل از تحقیق رویو و همکاران (۲۰۰۱)، بر روی گونه Pinus halepensis نیز تفاوت معنیداری را در تیمار تنش خشکی نسبت به کنترل در وزن برگ مشاهده شد. تعداد برگ سبز به نسبت کل برگها در تنش کمبود آب کاهش معنیداری پیدا کرد. در واقع ریزش برگ و کاهش تعداد کل برگ یک مکانیسم ویژه و موثر برای کاهش آب و مقابله با استرس آبی میباشد (لارچر، ۲۰۰۳).
در این تحقیق تنش کمبود آب روی وزن خشک ساقه و برگ نیز تاثیر معنیداری داشت. زیرا با کاهش میزان موجودی آب سطح برگ در تنش کمبود آب عموما تولید ماده خشک در کلیه اندامهای گیاه کاهش مییابد (روِیو و همکاران، ۲۰۰۱ ; بارله و همکاران، ۲۰۰۶). عمده عوامل احتمالی کاهش وزن خشک شامل کاهش فتوسنتز خالص و کاهش شاخص سطح برگ گیاه بر اثر تنش میباشند (دیالو و همکاران، ۲۰۰۱). همچنین در اثر کمبود آب میزان تقسیم سلولی و در نتیجه توسعه اندامهای گیاه بدلیل کاهش آماس سلولی افت پیدا می کند و این امر بیوماس کل تر و خشک را کاهش خواهد داد (پولوس، ۲۰۰۷) که نتایج این تحقیق تایید کننده این موضوع میباشد.
۴-۲- نتایج پارامترهای فیزیولوژیک
نتایج حاصل از آنالیز واریانس برای پارامترهای فیزیولوژیک نشان داد که تنها محتوای نسبی آب ریشه دو گونه با هم تفاوت معنیداری دارند (جدول ۴-۴)، با توجه به مقایسه میانگین (جدول۴-۵) محتوی نسبی آب ریشه در بلوط ایرانی بیشتر از گونه ویول بود. اما اثر تیمارآبی در اکثر پارامترهای فیزیولوژیکی به جز میزان نشت الکترولیت ساقه و ریشه در بین تیمارهای آبی مختلف با هم تفاوت معنیداری داشتند. نتایج مقایسه میانگین (جدول ۴-۶) نشان داد که نرخ نشت الکترولیت در برگ، عملکرد فتوسیستم IIدر شب و روز و همچنین محتوای نسبی آب برگ، ریشه و ساقه تنش شدید با تنشهای دیگر تفاوت معنیداری داشت، به طوری که نرخ نشت الکترولیت در برگ در تنش شدید بیشترین مقدار را نشان داد، اما سایر پارامترها کمترین میزان را در تنش شدید نشان دادند. این در حالیست که برهمکنش تنش خشکی و گونه برای هیچکدام از پارامترهای فیزیولوژیکی تفاوت معنیداری نبود.
جدول۴-۴- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات فیزیولوژیکی مورد مطالعه
RWC |
|
FV/FM |
|
EC |
منابع تغییرات |
ساقه |
ریشه |
برگ |
روز |
|
شب |
ساقه |
ریشه |
برگ |
|
۸۱/۵۷ns |
۷۵/۴۰* |
۲۷/۱۰ns |
۰۴۱/۰ns |
۰۸۷/۰ns |
|
۰۰۳/۰ns |
۰۰۹/۰ns |
۰/۰ns |
گونه |
۹۶/۱۴۷۸* |
۴/۱۳۵۹** |
۴۱/۳۴۰۰** |
۶۱/۰** |
۶۷/۰** |
|
۰۲۴/۰ns |
۰۰۵/۰ns |
۳۶/۰* |
تیمارآبی |
۴۹/۸ns |
۳۹/۴۳۷ns |
۰۸/۳۴۵ns |
۰۱۰/۰ns |
۰۴۹/۰ns |
|
۰۲۱/۰ns |
۰۰۳/۰ns |
۰۰۴/۰ns |
گونه*تیمارآبی |
۲/۳۵۴ |
۹/۲۷۷ |
۱/۴۳۳ |
۰۳/۰ |
۰۵/۰ |
|
۰۰۹/۰ |
۰۲/۰ |
۰۴/۰ |
خطا |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* خطای ۵ درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد.
جدول۴-۵- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در دو گونه مورد مطالعه |
RWC |
|
|
|
|
FV/FM |
|
|
|
|
EC |
|
گونه |
ساقه |
ریشه |
برگ |
روز |
شب |
|
ساقه |
ریشه |
برگ |
۱۷/۷۲±۴/۴a |
۶٣/۶٩±٣/۵a |
۶٨/٢٧±۴/۴a |
٠/۵۶±٠/۰۵a |
٠/٨۴±۰/٠۴a |
|
٠/٣١±٠/٠٢a |
٠/۵٣±٠/٠۵a |
٠/۴۵±٠/٠۴a |
بلوط ایرانی |
٧۴/٧۶±۵a |
۵٩/٧٣±۴/۶b |
۶٨/٨٢±۶/١a |
٠/۴٧±٠/۰۶a |
٠/۵۶±٠/۰٨a |
|
۳۰/۰±٠/٠٢a |
٠/۵۴±٠/٠۴a |
٠/۴٩±٠/۰۵a |
ویول |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
جدول۴-۶- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در تیمارهای آبی مختلف |
|
RWC |
|
|
|
FV/FM |
|
|
|
EC |
|
تیمارآبی |
ساقه |
ریشه |
برگ |
روز |
شب |
|
ساقه |
ریشه |
برگ |
۱/۹۰±١٠/٨a |
٧٢/۶±۵/٩a |
۲۰/۷۶±۷/۸a |
۷۳/۰±۰۱/۰a |
۸۵/۰±۰۱۳/۰a |
٠/٣۱±٠/٠٣a |
٠/۴٨±٠/٠۴a |
٣۴/٠±۳/۰b |
۱۰۰%fc |
۳/۷۶±۶/۰a |
۶٨/١۴±۴/٩a |
۱۲/۷۵±۳/۲a |
۷۰/۰±۰۱/۰a |
۸۳/۰±۰۰۷/۰a |
٠/٣۲±٠/٠۲a |
٠/۵۶±٠/٠۴a |
۳۹/۰±۰۲/۰b |
۷۰%fc |
۸/۷۰±۴/۲ab |
۶١/٢±۵/١ab |
۹/۷۲±۲/۵a |
۵۴/۰±۰۸/۰a |
۶۶/۰±۰۹۵/۰a |
٠/۲٧±٠/٠۲a |
٠/۵٩±٠/٠۵a |
۰۶/۰±۴۷/۰b |
۵۰%fc |
۹۸/۶۳±۷/۴b |
۴٩/۴±٣/٩b |
۰۸/۵۱±۵/۵b |
۲۲/۰±۰۶/۰b |
۲۹/۰±۱۰/۰b |
٠/٣۲±٠/٠۲a |
٠/۵۶±٠/٠۴a |
۰۶/۰±۷۲/۰a |
۳۰%fc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
با توجه به نتایج، محتوی نسبی آب (RWC) در ریشه در گونه ویول تفاوت معنیداری را با گونه برودار نشان داد که مقدار آن در برودار بیشتر میباشد. نتایج پولوس و همکاران، (۲۰۰۷) بر روی دو گونه Q. laceyi و Q. sideroxyla نیز حاکی از کمتر بودن میزان محتوای نسبی آب (RWC) برگ در حالت عادی در Q. laceyi در مقایسه با Q. sideroxyla بود که مقاومت کمترQ. laceyi را در برابر خشکی بیان مینماید. همچنین نرخ نشت الکترولیت برگ هم نشان داد که با افزایش تنش خشکی مقدار نشت الکترولیت برگ افزایش پیدا کرد. پایداری غشا سلولی تحت تنش خشکی به عنوان یک شاخص تحمل به خشکی بیان شده است. در واقع میزان خسارت به غشاهای سلولی را میتوان از طریق اندازهگیری نشت سلولی ارزیابی نمود (کوچکی و سرمدنیا، ۱۳۸۵)، نشت الکترولیتها نشان دهنده آن است که گیاهان تحت تنش در مقایسه با گیاهان شرایط معمول از هدایت الکتریکی بالاتری برخوردار هستند و این بالا بودن هدایت الکتریکی نشان دهندهی پایین بودن پایداری غشای سیتوپلاسمی میباشد (نادلر و همکاران، ۲۰۰۷). در تحقیقی که توسط سالوادور و همکاران (۲۰۰۴) صورت گرفت، دریافتند که استرس خشکی سبب افزایش نرخ نشت الکترولیت برگ و در نتیجه کاهش پایداری سلولهای غشایی شد. همچنین با توجه به نتایج بهدست آمده در این تحقیق، عملکرد فتوسیستم II در روز و شب در تنش شدید کاهش معنیداری یافتند. تنش خشکی به طور قابل ملاحظهای باعث کاهش عملکرد فتوسیستم II می شود (دریر، ۱۹۹۴ ؛ گاردینر و هادگ، ۱۹۹۶) زیرا در طی تنش خشکی ابتدا میزان فتوسنتز به دلیل بسته شدن روزنهها به طور عمده کاهش مییابد (اپرون و دریر، ۱۹۹۳) و وقتی نرخ جذب روزانه به صفر رسید، سپس عملکرد فتوسیستم II کاهش خواهد یافت (اپرون و همکاران، ۲۰۱۳). استرس کمبود آب می تواند موجب کاهش نرخ انتقال الکترون و یا کاهش فعالیت آنزیم های مسئول تثبیت دیاکسیدکربن شود، یا اینکه هر دو مورد را تحت تاثیر قرار میدهد (تزارا و همکاران، ۲۰۰۳). بررسی گونه Lycium nodosum نشان داد که با افزایش تنش آبی هر دو عامل محصول کوآنتوم و ماکزیمم فلورسانس کاهش پیدا کرد که موجب کاهش عملکرد فتوسیستم II گردید (تزارا و همکاران، ۲۰۰۳). همچنین مطالعه بر روی نهالهای دو گونه Q. lobata و Q. agrifolia نیز نشان داد که میزان عملکرد فتوسیستم II در گونه Q. agrifolia تحت تنش خشکی شدید کاهش معنیدار بیشتری نسبت به گونه Q. lobata پیدا کرد، زیرا گونه Q. lobata نرخ فتوسنتز خود را حتی در تنش کمبود آب شدید نیز حفظ کرد و در نتیجه میزان عملکرد فتوسیستم II آن نیز کمتر کاهش پیدا کرد و در نهایت مقاومت بیشتری در برابر خشکی از خود نشان داد (ماهال و همکاران، ۲۰۰۹).
در این مطالعه همچنین در اثر اعمال تنش محتوای نسبی آب (RWC) ریشه، برگ و ساقه از کنترل به تنش شدید کاهش پیدا کرد، که مشخص مینماید گیاه آب خود را در حالت تنش از دست داده است یا به عبارتی تنش کمبود آب بر روی گیاه اعمال شده است. تزارا و همکاران، (۲۰۰۳) با بررسی بر روی گونه Lycium nodosum تحت تنشهای خشکی، کاهش معنیداری را در میزان محتوای نسبی آب (RWC) برگهای این گونه مشاهده نمودند. در تحقیقی که توسط جولایی منش (۱۳۹۰) بر روی گونه بنه صورت گرفت میزان محتوای نسبی آب در اندامهای ریشه، ساقه و برگ در تنش شدید کاهش معنیداری را نشان داد که با نتایج این مطالعه مطابقت دارد.
۴-۳- نتایج جذب عناصر
نتایج آنالیز واریانس عناصر مختلف نشان داد که مقادیر پتاسیم برگ، فسفر ساقه بین دو گونه معنیداری بود (جدول ۴-۷)، به طوری که با توجه به نتایج مقایسه میانگین مقدار پتاسیم برگ و فسفر ساقه در بلوط ایرانی بیشتر از ویول بود (جدول۴-۸). اثر تنش خشکی به جز در پتاسیم ریشه، ساقه و نسبت سدیم به پتاسیم برگ در سایر پارامترها تفاوت معنیداری را نشان نداد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که مقادیر پتاسیم ریشه و همچنین نسبت سدیم به پتاسیم برگ در تنش شدید با کنترل تفاوت معنیداری را نشان داد ولی در مورد پتاسیم ساقه از تنش متوسط کاهش معنیداری نسبت به کنترل نشان داد (جدول۴-۹). همچنین نتایج نشان داد که بر همکنش گونه در تنش خشکی برای پتاسیم برگ و سدیم اندامهای برگ و ریشه و نسبت سدیم به پتاسیم برگ و ساقه معنیداری بود. به طوری که میزان پتاسیم برگ در گونه ویول در تیمارهای آبی مختلف ثابت ماند اما در بلوط ایرانی در تنش شدید کاهش معنیداری یافت (شکل ۴-۱). همچنین نتایج سدیم برگ نشان داد که میزان آن در ویول در تنش شدید افزایش یافت اما در بلوط ایرانی کاهش یافت (شکل۴-۲). نتایج بر همکنش گونه در تنش خشکی برای سدیم ریشه نیز نشان داد که در ویول در تنش شدید افزایش یافت ولی در بلوط ایرانی تقریبا ثابت ماند (شکل۴-۳). نسبت سدیم به پتاسیم برگ نیز در ویول از تنش متوسط به تدریج افزایش یافت ولی در بلوط ایرانی تا زمان تنش متوسط ثابت ماند در نهایت در تنش شدید کاهش معنیداری نشان داد (شکل۴-۴). همچنین نسبت سدیم به پتاسیم ساقه در ویول ثابت ماند اما در بلوط ایرانی از تنش متوسط کاهش معنیداری پیدا کرد.
جدول۴-۷- نتایج تجزیه واریانس(میانگین مربعات) جذب عنصر |
سدیم (mg/gr) |
|
پتاسیم ( mg/gr) |
منابع تغییر |
ساقه |
ریشه |
برگ |
ساقه |
ریشه |
برگ |
|
۳۲/۱ns |
۱۹/۰ns |
۵۹/۲۱ns |
۳۶/۰ns |
۷۳/۲۱۹* |
گونه |
|
۷۸/۱۳ns |
۶۸/۰ns |
۱۴/۳۳۱* |
۲۲/۱* |
۰۳/۹۵ns |
تیمارآبی |
|
۳۵/۵۲** |
۹۸/۲** |
۲۸/۹۶ns |
۷۶/۰ns |
۸۰/۱۸۸** |
تیمارآبی * گونه |
۲/۲۹ |
۲/۱۲ |
۰۴/۰ |
۶/۵۶ |
۲۱/۰ |
۴۶ |
خطا |
|
|
|
|
|
|
|
|
* خطای درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد.
ادامه جدول ۴-۷-
سدیم /پتاسیم (mg/gr) |
|
فسفر(mg/gr) |
منابع تغییر |
ساقه |
ریشه |
برگ |
ساقه |
ریشه |
برگ |
|
۱۵/۰ns |
۶۵/۰ns |
۰۲۹/۰ns |
|
۵۳/۰* |
۱۰/۰ns |
۵۹/۰ns |
گونه |
۱۴/۰ns |
۲۰/۱ns |
۴/۶۱* |
|
۰۲۷/۰ns |
۹۱/۰ns |
۴۷/۰ns |
تیمارآبی |
۶۶/۰* |
۸۴/۰ns |
۵۱/۲** |
|
۰۸/۰ns |
۵۰/۰ns |
۲۱/۰ns |
گونه*تیمارآبی |
۱۹/۰ |
۲۵/۰ |
۸/۱۴ |
|
۰۵/۰ |
۰۲۵/۰ |
۱۲/۰ |
خطا |
|
|
جدول ۴-۸- نتایج مقایسه میانگین جذب عنصر در دو گونه مورد مطالعه |
گونه |
پتاسیم(mg/gr) |
|
|
سدیم(mg/gr) |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
بلوط ایرانی |
٢۶/١۰١/۵٧a |
١/۵٩٣/٩۰a |
١۵/٨۵١/٧٨a |
|
۶/١۵۰/۶٩a |
۶۰/٨١a |
٧/۴١١/٨a |
ویول |
۲۴/٨۵١/۵۶b |
۱/١۶٢/۴٢a |
١۴/٩١±١/٨٢a |
|
۶/٧۵١/۰۶a |
۶/٢۵۰/٧٩a |
٧/١۰١/٣۶a |
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
ادامه جدول ۴-۸
گونه |
|
فسفر(mg/gr) |
|
|
|
سدیم/ پتاسیم (mg/gr) |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
بلوط ایرانی |
١/٢٣۰/١٢a |
١/٢٢۰/١١a |
۰/٩۴۰/٨١a |
۰/۵۰۰/۶۴a |
۰/٢٢۰/٣٢b |
۰/۶۰۰/٩٢a |
ویول |
١/۰٣۰/١٣a |
١/۰٩۰/٨۴a |
۰/٧٢۰/۴٢b |
|
١/١١۰/٢٣a |
۰/٣۶۰/۰۴۴a |
۰/۵٣۰/١۰a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول۴-۹- مقایسه میانگین جذب عنصر در تیمارهای آبی مختلف |
تیمار آبی |
پتاسیم(mg/gr) |
سدیم (mg/gr) |
|
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
|
۱۰۰%fc |
۴۹/۹۳۶/۱a |
۹۱/۰±۲۴/۱۲b |
۶۶/۰±۳۰/۸b |
۳۷/۱±۷۰/۵a |
۴۰/۱±۴۶/۵a |
۴۴/۲±۹۴/۷a |
|
۷۰%fc |
۶۸/۱۲۸/۲a |
۱۶/۴±۴۲/۲۵ab |
۴۳/۲±۱۸/۱۲b |
۷۶/۰±۱۷/۵a |
۹۱/۰±۲۴/۷a |
۰۲/۱±۲۴/۵a |
|
۵۰%fc |
۴۹/۱۲۹۹/۲a |
۹۸/۳±۶۵/۳۰ab |
۹۶/۲±۹۴/۱۸a |
۱۱/۱±۳۶/۶a |
۹۶/۰±۱۶/۷a |
۵۱/۱±۶۲/۸a |
|
۳۰%fc |
۶۱/۶۴۰/۱a |
۶۹/۶±۴۹/۳۲a |
۱۸/۲±۹۲/۱۹a |
۳۵/۱±۸۳/۷a |
۱۰/۱±۰۴/۸a |
۳۷/۱±۲۸/۷a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ادامه جدول ۴-۹-
سدیم/پتاسیم(mg/gr) |
|
فسفر(mg/gr) |
تیمارآبی |
ساقه |
ریشه |
برگ |
ساقه |
ریشه |
برگ |
۳۱/۰±۷۱/۰a |
۱۰۸/۰±۲۹/۰a |
۰۹۹/۰±۵۴/۰b |
|
۱۳ /۰±۸۲/۰a |
۱۲/۰±۰۷/۱a |
۲۵/۰±۲۴/۱a |
۱۰۰%fc |
۱۴/۰±۶۱/۰a |
۰۰۶۸/۰±۲۰/۰a |
۳۲/۰±۸۹/۰ab |
|
۱۳/۰±۹۵/۰a |
۱۴/۰±۱۵/۱a |
۱۹/۰±۹۹/۰a |
۷۰%fc |
۱۷/۰±۶۱/۰a |
۱۱/۰±۳۶/۰a |
۰۷۶/۰±۹۷/۰b |
|
۷۱/۰±۸۱/۰a |
۱۱/۰±۰۹/۱a |
۱۵/۰±۴۲/۱a |
۵۰%fc |
۰۸/۰±۴۳/۰a |
۰۵۹/۰±۲۸/۰a |
۳۴/۰±۲۶/۱a |
|
۹۴/۰±۸۰/۰a |
۱۵/۰±۲۶/۱a |
۱۳/۰±۹۸/۰a |
۳۰%fc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دوگونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
شکل۴-۱- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت پتاسیم برگ
شکل۴-۲- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم برگ
شکل۴-۳- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم ریشه
شکل ۴-۴- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم برگ
شکل ۴-۵- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم ساقه
با افزایش تنش خشکی مقدار پتاسیم برگ تفاوت معنی داری را نشان نداد و این در حالیست که پتاسیم موجود در اندام ریشه و ساقه تفاوت معنیداری را نشان دادند بدین صورتکه مقدار پتاسیم در ریشه در تنش شدید افزایش پیدا کرد در حالیکه افزایش پتاسیم ساقه از تنش متوسط بود. در بررسی که توسط نیکان و قربانلی (۲۰۰۷) صورت گرفت تنش خشکی موجب افزایش پتاسیم در اندام هوایی شد. افزایش پتایسم می تواند ناشی از کاهش جریان تعرق و حضور کارآمد جذب پتاسیم و برخورداری از انواع خاصی از کانالهای پتاسیمی باشد ( هگینبوتام و ماچینون، ۱۹۹۳). همچنین وجود برخی از پرتئینها مانند CIPKs (پرتئین گلسینورین B مانند پرتئین کیناز) میباشد که می تواند سبب تنظیم بسته شدن روزنهها و جذب پتاسیم در خشکسالی گردد (چانگ و همکاران، ۲۰۰۷). نتایج نشان داد که میزان پتاسیم برگ برای گونه معنیدار بود که میزان پتاسیم در برگ بلوط ایرانی تجمع بیشتری نسبت به ویول داشت و این نشاندهنده جذب و نگهداری بالاتر پتاسیم برگ توسط بلوط ایرانی میباشد. و این در حالیست که نسبت سدیم ریشه در ویول بیشتر بود. منصوری و همکاران (۱۳۹۰) بیان کردند که نسبت دو یون سدیم و پتاسیم می تواند معیار مهمی در تعیین ارقام متحمل نسبت به حساس باشد و هر چه این نسبت کمتر باشد مقاومت در برابر تنش خشکسالی بیشتر می شود.
در واقع گونه هایی که بتوانند از ورود سدیم به طور کارآمدی جلوگیری نمایند، می توانند پتانسیل آب خود را به طور مطلوب تری حفظ کنند (جباریاورنج،۱۳۹۰). هم چنین لی و همکاران (۲۰۰۷) بیان کردند که گونه های متحمل به خشکسالی سدیم بیشتری را دفع و با جذب بیشتر پتاسیم، نسبت سدیم به پتاسیم را در اندام هوایی خود پایین نگه میدارند که به نظر میرسد گونه بلوط ایرانی از چنین سازوکاری استفاده مینماید. با توجه به نتایج بهدست آمده از این تحقیق میزان فسفر ساقه در گونه بلوط ایرانی بیشتر از ویول بود. فسفر در ساختمان سلولی نقش قابل توجهی دارد و به منزله منبع انرژی عمومی در کلیه فعل و انفعالات بیوشیمیایی داخل سلول های زنده نقش ضروری و مهمی را دارا میباشد (سوری،۱۳۸۴). فسفر تقریباً در تمام ترکیبات داخل گیاه که ازت در آنها شرکت می کند نقش دارد، همچنین فسفر برای متابولیسم کربوهیدراتها، چربی ها، پروتئین ها و سایر عملیات تنفسی ضروری است(صفری،۱۳۸۰).
۴-۴- نتایج شاخص تحمل به تنش (STI ):
نتایج بهدست آمده از شاخص تحمل نشان داد که تمام پارامترهای مورد نظر به جز وزن تر و خشک برگ در گونه بلوط ایرانی بیشتر از ویول بود.
جدول ۴-۱۰- نتایج شاخص تحمل به تنش خشکی در دو گونه مورد مطالعه |
گونه |
وزن تر(gr) |
|
وزن خشک(gr) |
|
بیوماس(gr) |
|
برگ |
ریشه |
ساقه |
برگ |
ریشه |
ساقه |
|
تر |
خشک |
بلوط ایرانی |
۸۴/۰ |
۱۶/۱۵ |
۶۲/۲ |
|
۳۴/۰ |
۷۷/۵ |
۷۸/۰ |
|
۱۶/۲ |
۰۸/۱ |
ویول |
۱۶/۱ |
۶۴/۶ |
۳/۱ |
|
۵۹/۰ |
۸۰/۳ |
۷۱/۰ |
|
۵۱/۱ |
۸۲/۰ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
نتایج این بررسی نشان داد که شاخص تحمل فرناندز (۱۹۸۰) در گونه بلوط ایرانی در تمام پارامترها به جز وزن تر و خشک برگ نسبت به ویول بیشتر میباشد. منصوری و همکاران (۱۳۹۰) طی تحقیقی که انجام داده بودند، بیان کردند که شاخص تحمل برای ارقام متحمل بیشتر از ارقام حساس میباشد، این می تواند به دلیل اجتناب از خشکی بیشتر در گونه بلوط ایرانی باشد. زیرا یکی از مکانیسمهای اجتناب از خشکی کنترل و یا کاهش میزان اتلاف تعرقی آب از گیاه از طریق بستن روزنهها و ریختن برگها میباشد (لوجیو و همکاران، ۲۰۰۳ ؛ ناردینی و پیت، ۱۹۹۹). درختان بلوط در مقابل خشکسالی از طریق هر دو مکانیسم اجتناب از خشکی و تحمل به خشکی استفاده می کنند (اپرون و دریر، ۱۹۹۳). ولی گونه ویول مدت زمان بیشتری برگهای خود را نگه میدارد که این به دلیل تحمل بیشتر به خشکی در گونه ویول میباشد. بنابراین با توجه به نتایج بهدست آمده از این مطالعه به طور کلی میتوان گفت که تنش خشکی تاثیر متفاوتی بر پارامترهای رویشی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی در دو گونه بلوط مورد نظر نداشت، چون بر همکنش گونه و تنش خشکی معنیدار نشد و این می تواند به دلیل کوتاه بودن دوره تنش باشد و اگر تنش طولانیتر شود و یا در شرایط آزمایشی متفاوت ممکن است عکسالعمل دو گونه با هم متفاوت باشد.
۴-۵- نتایج فتوسنتز
نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که گونه های مختلف تنها درفتوسنتز، کارایی مصرف آب و تعرق با هم تفاوت معنیدار دارند (جدول۴-۱۱). نتایج مقایسه میانگین هم نشان داد که گونه ویول فتوسنتز ، کارایی مصرف آب و تعرق بیشتری نسبت به بلوط ایرانی داشت (جدول۴-۱۲). همچنین نتایج حاصل از تجزیه واریانس در دو زمان مختلف برای هدایت روزنهای و کارایی مصرف آب معنیدار بود، به طوری که هدایت روزنهای در زمان دوم کاهش یافت ولی کارایی مصرف آب در زمان دوم افزایش معنیداری پیدا کرد، یعنی با کاهش نور، هدایت روزنهای کاهش معنیدار اما مقدار کارایی مصرف آب افزیش معنیدار یافت (جدول۴-۱۳). همچنین نتایج حاصل از تجزیه واریانس در دو رژیم آبیاری کنترل و تیمار تنش کمبود آب برای تمام پارامترهای مورد اندازه گیری بجز کارایی مزوفیلی، کارایی مصرف آب برگ و دیاکسیدکربن زیر روزنهای و محیطی معنیدار بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که با کاهش محتوای آب خاک از ۱۰۰ تا ۷۰ درصد ظرفیت مزرعهای خاک، هدایت روزنهای و به همراه آن نرخ تبخیر و تعرق در هر دو گونه افزایش یافت. اما این افزایش تأثیری در نرخ خالص فتوسنتز و سایر پارامترهای فتوسنتزی مورد اندازه گیری نداشت. زمانی که محتوای نسبی آب به ۵۰ درصد ظرفیت مزرعهای رسید، نرخ خالص فتوسنتز و هدایت مزوفیلی کاهش معنیداری نسبت به حالت کنترل یافت و این در حالسیت که کارایی مصرف آب افزایش معنیداری را نسبت به تنش ملایم (۷۰ درصد) داشت اما در سایر پارامترهای مورد اندازه گیری تغییر معنیداری مشاهده نشد. با کاهش بیشتر محتوای آب خاک تا ۳۰ درصد ظرفیت زراعی، علاوه بر فتوسنتز و هدایت مزوفیلی، پارامترهای دیگری مانند هدایت روزنهای، نرخ تبخیر و تعرق و نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنهای به محیطی کاهش معنیداری را نسبت به شرایط کنترل شده نشان دادند.
همچنین درصد تغییرات پارامترهای گازی تحت تنش شدید نسبت به کنترل نشان داد که فتوسنتز در گونه ویول ۶۴% ولی در بلوط ایرانی ۹۴ % کاهش نشان داد. همچنین میزان هدایت روزنهای ویول ۸۵% و بلوط ایرانی ۸۷% کاهش داشت. اما هدایت مزوفیلی در ویول ۶۵% ولی در بلوط ایرانی ۹۵% کاهش نشان داد. میزان تعرق نیز در ویول ۵۷% ولی در بلوط ایرانی ۷۹% کاهش داشت.
جدول۴-۱۱- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات مورد مطالعه
منابع تغییرات |
هدایت روزنهای
(gs)
|
نرخ فتوسنتز خالص
(A)
|
هدایت مزوفیلی
(A/Ci)
|
کارایی مزوفیلی
(Ci/gs)
|
wue
(A/E)
|
کارایی مصرف آب داخلی برگ (A/gs) |
نسبت دیاکسید کربن زیر روزنهای به محیط
(ci/cref)
|
بین گروهی |
|
|
|
|
|
|
|
تیمارآبی |
۰۰۳/۰ ** |
۹/۵۹ ** |
۰۱/۱** |
۲/۴۸ ns |
۲/۴۸ * |
۹۸/۹۴۵۸۴ ns |
۰۰۱/۰ ** |
گونه |
۰۰۱/۰ ns |
۰۳/۰ * |
۰۶/۶ ۱۰-۸ns |
۳/۶۲ ns |
۳/۶۲ * |
۱۳۴۵۵۰ ns |
۳۶/۱ ns |
گونه× تیمارآبی |
۷۲/۴ ۱۰-۵ns |
۴/۵ ns |
۴۳/۳ ۱۰-۵ns |
۵/۱۷ ns |
۵/۱۷ ns |
۳/۲۹۸۹ ns |
۰۰۱/۰ns |
خطای باقیمانده |
۰۰۱/۰ |
۵/۳ |
۵- ۱۰×۴/۲ |
۱۵/۱۸ |
۶۵/۱۲ |
۵۴۱/۷۱۵۴ |
۰۰۱/۰ |
درون گروهی |
|
|
|
|
|
|
|
زمان |
۰۰۲/۰ * |
۴/۴ ns |
۱۸/۵ ns |
۵۹/۱ ns |
۷/۷۸ * |
۱۲۶۹۲ ns |
۰۰۴/۰ ns |
گونه×زمان |
۰۰۱/۰ ns |
۸/۷ ns |
۱۴/۷ns |
۸/۲۹ ns |
۸/۲۹ ns |
۱۲/۲۲۳۷ ns |
۰۰۲/۰ ns |
زمان×تیمارآبی |
۰۰۱/۰ ns |
۱۱/۳ ns |
۱۳/۳ ns |
۹/۱۹ ns |
۹/۱۹ ns |
۸/۲۷۶۸۵ ns |
۰۰۲/۰ ns |
زمان×گونه×تیمار |
۰۰۱/۰ ns |
۱۴/۷ ns |
۸/۵ ns |
۷/۲۳ ns |
۳۳/۲۹ ns |
۸۸/۲۰۹۷۰ ns |
۰۰۱/۰ ns |
خطای باقی مانده |
۰۰۱/۰ |
۱/۵ |
۵- ۱۰×۷/۳ |
۵۲/۱۲ |
۸۶/۱۴ |
۲۴/۱۰۱۵۹ |
۰۰۱/۰ |
|
|
|
ادامه جدول ۴-۱۱-
منابع تغییرات |
دیاکسیدکربن زیر روزنه
(Ci)
|
تعرق
(E)
|
بین گروهی |
|
|
تیمارآبی |
۹۸/۱ ns |
۶/۲ ** |
گونه |
۰۲/۰ ns |
۱/۲ * |
گونه×تیمار |
۳۶/۰ ns |
۵۷/۰ ns |
خطای باقی مانده |
۶۲/۰ |
۸۴/۰ |
درون گروهی |
|
|
زمان |
۶/۵۳۳ ns |
۰۱۵/۰ ns |
گونه× زمان |
۲۰/۶۱ ns |
۵۲/۱ ns |
زمان×تیمار |
۱۲/۳۵۵ ns |
۵۸/۰ ns |
زمان×گونه ×تیمار |
۲/۷۵ ns |
۸۳/۰ ns |
خطای باقی مانده |
۲۳/۲۲۹ |
۷۵/۱ |
* خطای ۵ درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد.
(Ci) میکرو مول/ مول- (A) میکرو مول دی اکسید کربن بر متر مربع در ثانیه- (gs) میلی مول آب بر متر مربع در ثانیه- (E) میلی مول آب بر متر مربع در ثانیه- (WUE) میکرو مول دی اکسید کربن بر مول آب-Ci/gs)) میکرومول در متر مربع در ثانیه/ مول در میلی مول آب ((A/Ci مول در متر مربع در ثانیه- (WUEL) میکرومول دیاکسیدکربن در سانتیمتر مربع / متر مربع در ثانیه.
جدول۴-۱۲- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه
گونه |
هدایت روزنهای |
نرخ فتوسنتزخالص |
هدایتمزوفیلی |
کاراییمزوفیلی |
کارایی مصرف آب |
کارایی مصرف آب داخلی برگ |
ویول |
۰۱/۰۰۰۴/۰a |
۲/۵۷/۰a |
۰۱۴/۰۰۰۲/۰a |
۳/۲۱۳۴۳۷/۳۳۳۶a |
۷/۵۱/۱a |
۵/۲۶۸۱/۲۴۸a |
بلوط ایرانی |
۰۳/۰۰۰۶/۰a |
۸/۴۷/۰b |
۰۱۳/۰۰۰۱/۰a |
۲۲/۱۰۹۰۰۷/۱۳۸۹a |
۳۸/۳۷/۰b |
۵/۱۵۸۱/۲۳a |
ادامه جدول ۴-۱۲-
گونه |
Ci/cref |
ci |
تعرق |
ویول |
۹۷/۰۰۰۴/۰a |
۳۷۰۴/۳a |
۱/۲۰/٢٢a |
بلوط ایرانی |
۹۷/۰۰۰۴/۰a |
۳۷۰۴a |
۶/١۰/٣٢b |
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین دو گونه میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
جدول۴-۱۳- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در زمانهای مختلف
زمان |
هدایت روزنهای |
نرخ فتوسنتز خالص |
هدایت مزوفیلی |
کارایی مزوفیلی |
کارایی مصرف آب |
کارایی مصرف آب داخلی برگ |
اول |
۰۳۱/۰۰۰۵/۰a |
۶/۵۸۱/۰a |
۰۱۵/۰۰۰۲/۰a |
۱۴۰۴۲۸/۲۲۱۸a |
۱/۳۴/۰b |
۸/۱۸۰۰۹/۲۲a |
دوم |
۰۱۸/۰۰۰۵/۰b |
۳/۴۵۹/۰a |
۰۱۱/۰۰۱۵/۰a |
۱۸۹۷۸۳۶۷۵a |
۰۷/۶۲۵/۱a |
۱۱/۱۹۱۶۱/۶۶a |
ادامه جدول ۴-۱۳-
۴-۱۳٫
|
|
|
زمان |
Ci/Cref |
Ci |
تعرق |
اول |
۹۷/۰۰۰۴/۰a |
۵/۳۶۴۱۱/۳a |
۸۷/۱۲۹/۰a |
دوم |
۹۸/۰۰۰۲/۰a |
۷/۳۷۴۵/۴a |
۹۸/۰۲۰/۰a |
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین زمانهای مختلف
میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
|
جدول ۴-۱۴- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در تیمارهای آبی مختلف
تیمارآبی |
هدایت روزنهای |
نرخ فتوسنتز خالص |
هدایت مزوفیلی |
کارایی مزوفیلی |
کارایی مصرف آب |
کارایی مصرف آب داخلی برگ |
۱۰۰%fc |
۰۳۰/۰ ۰۰۷/۰b |
۹/۷ ۷۱/۰a |
۰۲۱/۰۰۰۲/۰a |
۴۴/۱۸۶۳۲۴/۴۰۰۶a |
۲۸/۲۶۰/۰ab |
۲۹/۳۰۰ ۲۰/۵ a |
۷۰%fc |
۰۵۳/۰ ۰۰۶/۰a |
۱۰/۶۱۲/۱ab |
۰۱۷/۰۰۰۳/۰ab |
۰۱/۱۵۹۹۵/۱۶۴۹a |
/۲ ۲۸۵۲/۰b |
۱۳۷ ۶۵/۲۴ a |
۵۰%fc |
۰۱۷/۰۰۰۴/۰ab |
۵/۴ ۶۶/۰b |
۰۱۲/۰۰۰۳/۰b |
۲۵/۲۱۴۶ ۴/۳۶۷۶a |
۲۳/۶ ۰۴/۱ a |
۹۸/۲۰۰ ۵۳/۴۲ a |
۳۰%fc |
۰۰۴/۰۰۰۲/۰c |
۶۳/۱ ۴۲/۰c |
۰۰۴/۰۰۰۴/۰c |
۶/۱۶۰۰ ۳/۲۷۴۸ a |
۸۴/۳۳۸/۱ab |
۹۹/۱۲۳ ۹۹/۸۸ a |
ادامه جدول ۴-۱۴-
تیمارآبی |
دی اکسید کربن زیر روزنه ای به محیطیci/cref |
دیاکسید کرین زیر روزنهای
ci
|
تعرق
E
|
۱۰۰%fc |
۹۷/۰۰۰۴/۰a |
۴/۳۶۵۱۱/۳a |
۵۷/۱۴۳/۰b |
۷۰%fc |
۹۶/۰۰۰۱/۰ab |
۷/۳۷۴۲/۴a |
۷۶/۲۴۲/۰a |
۵۰%fc |
۹۵/۰۰۰۵/۰ab |
۲/۳۷۰۴/۳a |
۹۷/۰۲۸/۰bc |
۳۰%fc |
۹۴/۰۰۰۲/۰b |
۸/۳۶۷۸/۴a |
۴۱/۰۱۴/۰c |
حروف یکسان در هر ستون نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین تیمارهای مختلف میباشد. اعداد پس از ± اشتباه معیار میباشند.
۴-۶- نتایج همبستگی تبادلات گازی
نتایج حاصل از تجزیه همبستگی بین پارامترهای تبادلات گازی در هر دو گونه ویول و بلوط ایرانی، نشان داد که فتوسنتز با هدایت روزنهای، مزوفیلی و تعرق همبستگی مثبت و معنیداری داشت که این همبستگی بین پارامترهای فتوسنتز با هدایت روزنهای، هدایت مزوفیلی و تعرق در گونه ویول همبستگی بالایی بود ولی در بلوط ایرانی همبستگی متوسطی را نشان داد. همچنین تنها در گونه ویول فتوسنتز با کارایی کارایی مصرف آب برگ و نسبت دیاکسیدکربن زیرروزنهای به محیطی همبستگی منفی و معنیدار نشان داد. همچنین همبستگی مثبت و معنیدار بالایی بین پارامترهای هدایت روزنهای با تعرق و هدیت مزوفیلی در هر دو گونه مشاهده شد (جدول ۴-۱۵ و ۴-۱۶).
جدول۴-۱۵- نتایج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه ویول |
Ci/cref |
ci |
تعرق |
کارایی مصرف آب برگ |
کارایی مصرف آب |
کارایی مزوفیلی |
هدایت مزوفیلی |
هدایت روزنه ای |
فتوسنتز |
|
۸۱۷/۰-** |
۵۰۰/۰-** |
۷۶۴/۰** |
۴۴۳/۰-* |
۰۹۵/۰ns |
۳۸۲/۰ns |
۹۸۸/۰** |
۷۶۷/۰** |
۱ |
فتوسنتز |
۶۲۴/۰-** |
۶۳۰/۰-** |
۹۷۰/۰** |
۳۵۲/۰-ns |
۴۴۲/۰ns |
۸۶۰/۰-** |
۷۸۷/۰** |
۱ |
|
هدایت روزنه ای |
۸۲۰/۰-** |
۵۴۰/۰-** |
۷۸۳/۰** |
۴۰۵/۰ns |
۰۷۵/۰ns |
۱۳۰/۰ns |
۱ |
|
|
هدایت مزوفیلی |
۰۰۳/۰ns |
۱۷۳/۰ns |
۰۶۵/۰-ns |
۸۵۱/۰* |
۰۱۵/۰ns |
۱ |
|
|
|
کارایی مزوفیلی |
۰۵۱/۰ns |
۲۱۳/۰ns |
۳۵۹/۰-ns |
۰۸۵/۰ns |
۱ |
|
|
|
|
کارایی مصرف آب |
۱۸۴/۰ns |
۲۱۵/۰ns |
۱۴۴/۰-ns |
۱ |
|
|
|
|
|
کارایی مصرف آب برگ |
۲۰۴/۰-ns |
۱۳۴/۰ns |
۱ |
|
|
|
|
|
|
تعرق |
۲۰۸/۰ns |
۱ |
|
|
|
|
|
|
|
ci |
۱ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ci/cref |
|
|
* خطای ۵ درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول۴-۱۶- نتایج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه بلوط ایرانی
جدول۶٫ همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه بلوط ایرانی
|
Ci/cref |
ci |
تعرق |
کارایی مصرف آب برگ |
کارایی مصرف آب |
کارایی مزوفیلی |
هدایت مزوفیلی |
هدایت روزنه ای |
فتوسنتز |
|
۲۴۱/۰-ns |
۱۷۱/۰-ns |
۵۷۴/۰** |
۴۶۱/۰ns |
۳۸۴/۰ns |
۴۸۴/۰-ns |
۹۹۵/۰** |
۵۷۶/۰** |
۱ |
فتوسنتز |
۵۰۰/۰-* |
۲۶۵/۰-ns |
۹۷۹/۰** |
۲۵۸/۰ns |
۳۴۵/۰-ns |
۱۱۱/۰ns |
۶۰۹/۰** |
۱ |
|
هدایت روزنه ای |
۳۴۴/۰-ns |
۲۷۴/۰-ns |
۵۸۸/۰** |
۴۵۲/۰ns |
۳۳۵/۰ns |
۱۵۲/۰ns |
۱ |
|
|
هدایت مزوفیلی |
۰۶۲/۰-ns |
۰۵۴/۰-ns |
۰۴۸/۰-ns |
۷۵۶/۰** |
۰۸۸/۰-ns |
۱ |
|
|
|
کارایی مزوفیلی |
۰۸۵/۰-ns |
۱۸۰/۰-ns |
۳۱۱/۰-ns |
۰۴۶/۰ns |
۱ |
|
|
|
|
کارایی مصرف آب |
۴۵۷/۰-* |
۴۹۳/۰-ns |
۴۶۹/۰-ns |
۱ |
|
|
|
|
|
کارایی مصرف آب برگ |
۴۹۵/۰-* |
۳۸۶/۰-ns |
۱ |
|
|
|
|
|
|
تعرق |
۷۱۴/۰** |
۱ |
|
|
|
|
|
|
|
ci |
۱ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ci/cref |
|
* خطای ۵ درصد، ** خطای ۱ درصد و ns عدم تفاوت معنیدار میباشد. |
|
|
مطالعه تغییرات فتوسنتز در شرایط تنش خشکی می تواند به شناسایی فاکتورهای موثر در مقاومت به این تنش کمک کند (سی و سه مرده و همکاران، ۱۳۸۳). با توجه به نتایج بهدست آمده از این مطالعه، آنالیز واریانس نشان داد که هیچ اثر متقابلی بین سه عامل گونه، زمان و تیمار تنش کمبود آب وجود ندارد، یعنی عکسالعمل این دو گونه نسبت به تنش خشکی از نظر کلیه پارامترها در هر دو زمان مورد اندازه گیری مشابه است. اما مقایسه گونه ها نشان داد که گونه بلوط ایرانی در مقایسه با ویول از نرخ تبخیر و تعرق و نرخ خالص فتوسنتز و کارآیی مصرف آب کمتری برخوردار بود. ریل و هکس (۱۹۶۸) معتقدند که کاهش فتوسنتز، منجر به کاهش تعرق و کارایی مصرف آب می شود. از طرف دیگر در بررسی که روی میزان فتوسنتز در دو گونه Q. ilexوLaurus nobilis تحت شرایط خشکی توسط آرنا و همکاران (۲۰۰۸) انجام شد، نتیجه گیری کردند که تحت شرایط خشکی مساوی، میزان فتوسنتز در گونه Q. ilex نسبت به گونه L. nobilis بیشتر بود و در نتیجه به خشکی مقاومتر است. همچنین در مطالعه ای که بر روی سه گونه Q. petraea،Q. pubescens و Q. ilex توسط اپرون و دریر (۱۹۹۳) صورت گرفت نیز نشان دادند که میزان کارآیی مصرف آب گونه Q. ilex که یک گونه سازگار به خشکی میباشد بالاتر بود. بنابراین به نظر میرسد که گونه ویول به طور کلی دارای بازدهی و مقاومت بیشتر به خشکی نسبت به گونه بلوط ایرانی است. از طرف دیگر نتایج نشان داد که با کاهش نور در زمان اندازه گیری دوم، هدایت روزنهای کاهش و کارآیی مصرف آب افزایش یافت. مطالعه بر روی چهار گونه بلوط نشان داد که تاثیر خشکی بر عملکرد گیاه بستگی به شدت میزان نور محیط دارد (کورو و همکاران، ۲۰۰۶). همچنین مطالعه بر روی Quercus suber تحت تنش خشکی در میزان نور بالا و کم نشان داد که در نور کم چه در حالت کنترل و چه در حالت تنش خشکی میزان فتوسنتز، هدایت روزنهای و کارایی مصرف آب نسبت به نور زیاد کمتر بود. در واقع گیاهان در معرض نور کم و تنش کمبود آب بیشتر تحت تنش بودند (آراندا و همکاران، ۲۰۰۵). در این حالت بیشترین میزان ظرفیت فتوسنتزی در نهالهایی بود که در نور زیاد رشد کرده بودند و سبب تجمع اسمولیتها از جمله قندهای محلول شد (آلسوارت و ریچ، ۱۹۹۹). بنابراین مکانیسمهایی مانند تنظیم اسمزی می تواند توسط ظرفیت فتوسنتزی بالاتر در محیطهای با میزان نور بیشتر تنظیم شود (آبرامز، ۱۹۸۸; کلوپل و همکاران، ۱۹۹۳; مندز و همکاران، ۱۹۹۳).
همچنین اثر تنش کمبود آب در این مطالعه بیانگر معنیدار شدن فتوسنتز و هدایت روزنهای و مزوفیلی، کارآیی مصرف آب و دیاکسیدکربن زیر روزنهای به محیطی و تعرق بود. از آنجا که میزان فتوسنتز تا حد زیادی در گرو رفتار روزنهها میباشد، به خصوص در تنشهای خشکی شدید که هدایت روزنهای به شدت کاهش مییابد (وانگ و همکاران، ۱۹۷۹). کاهش محتوای نسبی آب برگ موجب بسته شدن روزنهها و در نتیجه کاهش هدایت روزنهای میشود (چارتزولاکسیا و همکاران، ۲۰۰۲؛ پینهیرو و همکاران، ۲۰۰۴). ). بررسیهای صورت گرفته در این تحقیق نیز حاکی از همبستگی مثبت و معنیداری بین فتوسنتز ،هدایت روزنهای و تعرق در هر دو گونه بود. در شرایط تنش خشکی، میزان دیاکسیدکربن قابل دسترس برای فتوسنتز به واسطه کاهش هدایت روزنهای و مزوفیلی کاهش مییابد (مهرجردی و همکاران، ۱۳۹۱). از طرف دیگر کاهش نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنهای به دیاکسیدکربن محیطی (Ci/Cref) در طی تنش خشکی در این آزمایش میتواند باعث حفظ آب شود (حاجیبلند و امیرزاد، ۲۰۱۰). در این مطالعه تنها در گونه ویول فتوسنتز با کارآیی مصرف آب برگ و نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنهای و نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنه به محیطی ارتباط منفی و معنیداری را نشان داد. این می تواند به دلیل انجام فتوسنتز بیشتر در ویول و کاهش کمتر آن نسبت به گونه بلوط ایرانی باشد که سبب تخریب آنزیم کربوکسیلاز و چرخه روبیسکو میگردد و در نتیجه دیاکسیدکربن زیرروزنهای افزایش مییابد (سی و سه مرده و همکاران، ۱۳۸۳). همچنین در این تحقیق همبستگی مثبت و معنیدار بین فتوسنتز و هدایت مزوفیلی در هر دو گونه مشاهده شد. هدایت مزوفیلی پایینتر نشان دهنده سرعت فتوسنتز کمتر است که خود بیانگر ورود co2 کمتر به فضای زیر روزنهها میباشد. در مطالعه ای که توسط سی و سه مرده و همکاران (۲۰۰۵) صورت گرفت بیان کردند که در صورتی که کاهش فتوسنتز با افزایش یا ثبات غلظت co2 درون روزنهای همراه باشد، میتوان گفت که عوامل غیرروزنهای محدود کننده فتوسنتز هستند. بنابراین میتوان بیان نمود که محدودیت غیر روزنهای در دو گونه در تنش خشکی باعث کاهش فتوسنتز گردید. در واقع کاهش فتوسنتز می تواند به عوامل روزنهای و غیرروزنهای نسبت داده شود (دلبلانکو، ۲۰۰۰). فیشر و همکاران (۱۹۹۸) و باروتجولا و همکاران (۲۰۰۰) نیز در ارتباط با محدودیت های غیر روزنهای، صفت هدایت مزوفیلی (میزان فتوسنتز به غلظت co2 درون روزنهای) را مطرح کردند. اما کاهش هماهنگ فتوسنتز و هدایت روزنهای به واسطه محدودیت روزنهای در فتوسنتز است (آستین، ۱۹۸۹). کاهش هدایت روزنهای در شرایط تنش شدید در این مطالعه به علت بسته شدن در روزنهها میباشد، همچنین وجود تشعشع تحت این شرایط موجبات صدمه هرچه بیشتر اکسیداسیون نوری به کلروپلاست، افزایش دمای برگ (هالدر و بوراگی، ۲۰۰۳) و کاهش جذب آب و مواد غذایی از ریشهها می شود که در نهایت سبب کاهش تعرق گردید (ورونا و کالکاجینو، ۱۹۹۱). درختان بلوط در مقابل خشکسالی از طریق هر دو مکانیسم اجتناب از خشکی و تحمل به خشکی استفاده می کنند (اپرون و دریر، ۱۹۹۳). ارقام حساس به خشکی عمدتا” از مکانیزم اجتناب از خشکی بهرهمند هستند، به طوری که در شرایط تنش با بستن روزنهها، فتوسنتز، نرخ تبخیر و تعرق کاهش مییابد و این درحالی است که ارقام نیمه مقاوم ومقاوم به خشکی عمدتا"متکی بر مکانیزم تحمل به خشکی میباشند (خزاعی و کافی، ۱۳۸۱). دانشمندان بیان کردند که تغییرات فیزیولوژیکی سریع مانند افزایش مقاومت روزنهای و کاهش فتوسنتز و نرخ تبخیر و تعرق جزء مکانیسم های اجتناب از تنش خشکی میباشند (ماچادو و پالسین، ۲۰۰۱). بنابراین گونه ویول با حفظ کارایی مصرف آب برگ بالاتر و همچنین وجود همبستگی منفی و معنیداری که فتوسنتز با نسبت دیاکسید کربن زیر روزنهای و نسبت دیاکسید کربن زیر روزنهای به محیطی داشت یک گونه متحمل در برابر خشکی میباشد. اما این در حالیست که گونه بلوط ایرانی در مقایسه با گونه ویول از نرخ تبخیر و تعرق، فتوسنتز و کارایی مصرف آب برگ کمتر برخوردار بود و کاهش درصد تغییرات پارامترهای تبادلات گازی تحت تنش شدید نسبت به کنترل در گونه بلوط ایرانی بیشتر بود. بنابراین به نظر میرسد که گونه بلوط ایرانی نسبت به گونه ویول بیشتر از مکانیسم اجتناب از خشکی استفاده می کند اما گونه ویول در شرایط تنش خشکی همچنان به فتوسنتز خود ادامه میدهد. از نتایج این تحقیق میتوان استنباط نمود که اگرچه گونه ویول می تواند فتوسنتز خود را تحت تنش خشکی بهتر حفظ کند، اما در شرایط بلندمدت مانند شرایط زاگرس که دارای فصل خشک طولانی هستند، ممکن است باعث کاهش زندهمانی آن گردد. مطالعه بر روی نهالهای سه گونه بلوط زاگرس در عرصه هم نشان داد که نهالهای گونه بلوط ایرانی نسبت به دو گونه دیگر از زندهمانی بالاتری برخوردار هستند (کریمی، ۲۰۱۳).
اما در مورد مطالعات مولکولی عمل استخراجRNA با هر دو روش کیت و دستی صورت گرفت مرحله run کردن نمونه نیز انجام شد ولی در مرحله الکتروفورز به علت مشاهده نشدن نوارهای مربوط بهRNA مطالعات مولکولی موفقیتآمیز نبود. تنها یک مرتبه از نمونههای تازه برگ و ریشه با بهره گرفتن از روش دستی گریگوری و همکاران (۲۰۰۷) یک باند مربوط بهRNA مشاهده شد (شکل ۴-۶) که حالت شکسته داشت. پس از آن با تکرار مجدد آزمایش متاسفانه جواب مطلوب حاصل نشد.
شکل ۴-۶- تصویر ژل بارگذاری شده
۴-۷- نتیجه گیری کلی و پیشنهادات
۴-۷-۱- نتیجه گیری کلی
بنابراین با توجه به نتایج بهدست آمده از این مطالعه میتوان گفت که تنش خشکی تاثیرات منفی بر پارامترهای رویشی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی در دو گونه بلوط مورد نظر داشت، به طوری که اکثر پارامترهای رویشی و فیزیولوژیکی کاهش یافت اما نرخ نشت الکترولیت اندامها افزایش یافت. در این مطالعه وزن تر ساقه در تنش شدید کاهش یافت اما در مورد برگ از تنش متوسط کاهش معنیدار مشاهده شد که این موضوع نشان دهنده حساسیت بیشتر برگ نسبت به تنش خشکی میباشد (لارچر، ۲۰۰۳). همچنین تعداد برگ سبز به نسبت کل برگها در تنش کمبود آب کاهش معنیداری پیدا کرد. در واقع ریزش برگ و کاهش تعداد کل برگ یک مکانیسم ویژه و موثر برای کاهش آب و مقابله با استرس آبی میباشد (لارچر، ۲۰۰۳). تنش کمبود آب روی وزن خشک ساقه و برگ نیز تاثیر معنیداری داشت. زیرا با کاهش میزان موجودی آب سطح برگ در تنش کمبود آب عموما تولید ماده خشک در کلیه اندامهای گیاه کاهش مییابد، همچنین در اثر کمبود آب میزان تقسیم سلولی و در نتیجه توسعه اندامهای گیاه بدلیل کاهش آماس سلولی افت پیدا می کند و این امر بیوماس کل تر و خشک را کاهش داد (پولوس، ۲۰۰۷). در این مطالعه همچنین در اثر اعمال تنش، محتوای نسبی آب ریشه، برگ و ساقه از کنترل به تنش شدید کاهش پیدا کرد، که مشخص مینماید گیاه آب خود را در حالت تنش از دست داده است یا به عبارتی تنش کمبود آب بر روی گیاه اعمال شده است. زمانی که محتوای نسبی آب در هر سه بافت ریشه، ساقه و برگ در تنش شدید کاهش یافت، مقدار نشت الکترولیت تنها در اندام برگ افزایش پیدا کرد که نشت الکترولیتها نشان دهنده آن است که گیاهان تحت تنش در مقایسه با گیاهان شرایط معمول از هدایت الکتریکی بالاتری برخوردار هستند و این بالا بودن هدایت الکتریکی در اندام برگ نشان دهندهی پایین بودن پایداری غشای سیتوپلاسمی این اندام نسبت به ریشه و ساقه میباشد (نادلر و همکاران، ۲۰۰۷). همچنین با توجه به نتایج بهدست آمده در این تحقیق، همزمان با کاهش محتوای نسبی آب در تنش شدید، عملکرد فتوسیستم II در روز و شب نیز در تنش شدید کاهش معنیداری یافت. زیرا در طی تنش خشکی ابتدا میزان فتوسنتز به دلیل بسته شدن روزنهها به طور عمده کاهش مییابد (اپرون و دریر، ۱۹۹۳) و وقتی نرخ جذب روزانه به صفر رسید، سپس عملکرد فتوسیستم II کاهش خواهد یافت (اپرون و دریر، ۲۰۱۳).
با افزایش تنش خشکی مقدار پتاسیم برگ تفاوت معنی داری را نشان نداد و این در حالیست که پتاسیم موجود در اندام ریشه و ساقه تفاوت معنیداری را نشان دادند که مقدار پتاسیم در ریشه در تنش شدید افزایش پیدا کرد در حالیکه افزایش پتاسیم ساقه از تنش متوسط بود. افزایش پتایسم می تواند ناشی از کاهش جریان تعرق و حضور کارآمد جذب پتاسیم و برخورداری از انواع خاصی از کانالهای پتاسیمی باشد (هیگینبوتام و ماچینون، ۱۹۹۳). همچنین به علت وجود برخی از پرتئینها میباشد که می تواند سبب تنظیم بسته شدن روزنهها و جذب پتاسیم در خشکسالی گردد (چانگ و همکاران، ۲۰۰۷).
نتایج این بررسی نشان داد که بلوط ایرانی علاوه بر داشتن تعداد برگ کمتر و همچنین میزان پتاسیم بیشتر در اندام برگ و میزان شاخص تحمل بیشتر در تمام پارامترها به جز وزن تر و خشک برگ نسبت به ویول از مکانیسم اجتناب از خشکی بهره میجوید. زیرا یکی از مکانیسمهای اجتناب از خشکی کنترل و یا کاهش میزان اتلاف تعرقی آب از گیاه از طریق بستن روزنهها و ریختن برگها و همچنین ذخیره بیشتر پتاسیم در اندامهای هوایی میباشد (ناردینی و پیت، ۱۹۹۹ و لوجیو و همکاران، ۲۰۰۳).
نتایج مربوط به پارامترهای تبادلات نشان داد که هیچ اثر متقابلی بین سه عامل گونه، زمان و تیمار تنش کمبود آب وجود ندارد، یعنی عکسالعمل این دو گونه نسبت به تنش خشکی از نظر کلیه پارامترها در هر دو زمان مورد اندازه گیری مشابه است. در این مطالعه گونه بلوط ایرانی از نظر عملکرد رویشی بهتر از گونه ویول عمل نمود اما از نظر تبادلات گازی گونه ویول عملکرد مناسبتری از خود نشان داد. زیرا بلوط ایرانی در مقایسه با ویول از نرخ تبخیر و تعرق و نرخ خالص فتوسنتز و کارایی مصرف آب کمتری برخوردار بود. از طرف دیگر نتایج نشان داد که با کاهش نور در زمان اندازه گیری دوم، هدایت روزنهای کاهش اما کارایی مصرف آب افزایش یافت. زیرا تاثیرخشکی بر عملکرد گیاه بستگی به شدت میزان نور محیط دارد (کورو، ۲۰۰۶). تنش کمبود آب نیز در این مطالعه باعث کاهش فتوسنتز، هدایت روزنهای و مزوفیلی، کارایی مصرف آب، دیاکسیدکربن زیر روزنهای به محیطی و تعرق شد. در شرایط تنش خشکی، میزان دیاکسیدکربن قابل دسترس برای فتوسنتز به واسطه کاهش هدایت روزنهای و مزوفیلی کاهش مییابد (مهرجردی، ۱۳۹۱). بنابراین میتوان گفت که در این مطالعه هر دو عامل محدود کننده روزنهای و غیر روزنهای در کاهش فتوسنتز تاثیر داشتند. بررسیهای صورت گرفته در این تحقیق نیز حاکی از همبستگی مثبت و معنیداری بین فتوسنتز، هدایت روزنهای و مزوفیلی و تعرق در هر دو گونه بود. در این مطالعه تنها در گونه ویول فتوسنتز با کارایی مصرف آب برگ و نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنهای و نسبت دیاکسیدکربن زیر روزنه به محیطی ارتباط منفی و معنیداری را نشان داد. این می تواند به دلیل کاهش کمتر فتوسنتز در ویول نسبت به گونه بلوط ایرانی باشد که سبب تخریب آنزیم کربوکسیلاز و چرخه روبیسکو میگردد و در نتیجه دیاکسیدکربن زیرروزنهای افزایش مییابد (سی و سه مرده و همکاران، ۱۳۸۳). بنابراین گونه ویول با حفظ کارایی مصرف آب برگ بالاتر و همچنین وجود همبستگی منفی و معنیداری که فتوسنتز با نسبت دیاکسید کربن زیر روزنهای و نسبت دیاکسید کربن زیر روزنهای به محیطی داشت یک گونه متحمل در برابر خشکی میباشد. زیرا گونه ویول در شرایط تنش خشکی همچنان به فتوسنتز خود ادامه میدهد. از نتایج این تحقیق میتوان استنباط نمود که اگرچه گونه ویول می تواند فتوسنتز خود را تحت تنش خشکی بهتر حفظ کند، اما در شرایط بلندمدت مانند شرایط زاگرس که دارای فصل خشک طولانی هستند، ممکن است باعث کاهش زندهمانی آن گردد. مطالعه بر روی نهالهای سه گونه بلوط زاگرس در عرصه هم نشان داد که نهالهای گونه بلوط ایرانی نسبت به دو گونه دیگر از زندهمانی بالاتری برخوردار هستند (کریمی، ۱۳۹۲). اما این در حالیست که گونه بلوط ایرانی در مقایسه با گونه ویول از نرخ تبخیر و تعرق، فتوسنتز و کارایی مصرف آب برگ کمتر برخوردار بود و کاهش درصد تغییرات پارامترهای تبادلات گازی تحت تنش شدید نسبت به کنترل در گونه بلوط ایرانی بیشتر بود و همچنین گونه بلوط ایرانی در تنش شدید از مکانیسمهای ریزش برگها و کاهش میزان فتوسنتز و تعرق استفاده کرد. بنابراین به نظر میرسد که گونه بلوط ایرانی نسبت به گونه ویول بیشتر از مکانیسم اجتناب از خشکی استفاده می کند.
۴-۷-۲- پیشنهادات
با توجه به اهمیت گونه های بلوط در جنگلهای زاگرس پیشنهاد می شود که، به منظور شناسایی گونه های مقاومتر یا مکانیسمهای موثرتر در مقاومت به خشکی، اندازه گیری پارامترها و عوامل رویشی و فیزیولوژیکی در دوره های طولانیتر و در شرایط مزرعهای انجام شود.
با توجه به مطالب گفته شده و معنیدار شدن زمان که تحت تاثیر میزان نور بود، از طرف دیگر از آنجا که نور در کنار دما و رطوبت به عنوان مهمترین عوامل محیطی تاثیرگذار در رشد گیاهان محسوب می شود، میتوان پیشنهاد داد که آزمایشاتی برای پی بردن به بهترین شدت نور یا میزان تاج پوشش برای احیاء گونه های مختلف بلوط در زاگرس انجام شود.
جهت استخراج RNA به دلیل تخریب سریع RNA پیشنهاد می شود از نمونههای تازه برگ و ریشه استفاده شود. و از طرف دیگر جهت اعمال تنش خشکی در مطالعات مولکولی مخصوصا بیان ژن مدت زمان تنش خشکی کوتاهتر باشد.
منابع و مآخذ
اسماعیلی، ا. (۱۳۸۰). “مکانیسم مقاومت به خشکی در گیاهان.” نشریه کشاورزی و صنعت مهر، (۲۷): ۵.
احمدی، ع. و د. آ. بیکر. (۱۳۷۹). عوامل روزنهای و غیرروزنهای محدودکننده فتوسنتز در گندم در شرایط تنش خشکی. مجله علوم کشاورزی ایران. ۳۱ (۴): ۸۲۵-۸۱۳.
ارجمند، ع. (۱۳۷۷). آنالیز تعدیل نیاز آبی سورگوم در حضور یون پتاسیم در شرایط آب و هوایی جنوب خوزستان. پایان نامه کارشناسی ارشد زراعت. دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول. ۱۱۹ ص.
افلاطون، م و م. دانشور. (۱۳۷۲). اثر کمبود آب بر عملکرد دانه و آب، معرفی چهار رقم سورگوم دانه ای در منطقه اصفهان، مجله علوم کشاورزی ایران.۲۴: ۴۵-۲۹.
باقری، ع. (۱۳۸۸). “اثر تنش خشکی بر جوانه زنی رشد، کارایی جذب و محتوی نسبی آب برگ.” پژوهشهای به زراعی (تنشهای محیطی در علوم گیاهی)، ۱(۱): ۳۹-۵۲.
بهنامفر، ک. (۱۳۷۶). مطالع تاثیر کود پتاسیم بر ایجاد مقاومت به استرس خشکی و بازده مصرف آب در گیاه ذرت در شرایط آب و هوایی خوزستان . پایان نامه کارشتاسی ارشد زراعت. دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز. ۱۵۶ ص.
پناهی، پ.، (۱۳۸۶). بررسی کمی و کیفی قطعه خزر باغ گیاهشناسی ملی ایران در راستای مدیریت بهینه آن. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی جنگلها و مراتع کشور. ۷۸ ص.
پناهی، پ.، (۱۳۹۰). بررسی تنوع گونه های بلوط ایران با بهره گرفتن از ریز ریختشناسی برگ و دانهی گرده و تعیین موقعییت حفاظتی آنها. رساله دکتری رشته جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه مازندران، ساری، ۱۸۶ص.
ترهگوبو، و. و ص. مبین. (۱۳۸۴). “راهنمای نقشه رویش ایران.” دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، شماره ۱۴.
پورهاشمی، م. (۱۳۸۲). بررسی تجدید حیات طبیعی گونه های مختلف بلوط در جنگلهای مریوان. رسالهی دکتری جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ۱۶۶ ص.
ساکینژاد، ط. (۱۳۸۲). مطالعه اثر تنش آبی بر روند جذب عناصر ازت، فسفر، پتاسیم و سدیم در دوره های مختلف رشد، با توجه به خصوصیات مورفولوزیک و فیزیولوژیک گیاه ذرت در شرایط آب و هوایی اهواز. پایان نامه دوره دکترای تخصصی فیزیولوژی گیاهان زراعی. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات اهواز. ۲۸۸ص.
سپهری، ع.، مدرسثانوی، م.، قرهیاضی، ب. و یمینی، ی. (۱۳۸۱). تاثیر تنش آب و مقادیر مختلف نیتروژن بر مراحل رشد و نمو. عملکرد و اجزای عملکرد ذرت. مجله علوم زراعی ایران. ۴(۳): ۱۸۴-۲۰۱.
سرمدنیا، ع. (۱۳۷۶). بررسی مقاومت به خشکی توده های گندم دیم در مرحله جوانهزنی مجموعه مقالات اولین کنفرانس تحقیقات مسائل دیم در ایران. دانشگاه فردوسی مشهد. ۸۰-۵۷ ص.
سرمدنیا، غ. (۱۳۷۲). اهمیت تنش های محیطی در زراعت. مجموعه مقالات کلیدی اولین کنگره زراعت و اصلاح نباتات ایران، دانشکده کشاورزی کرج، دانشگاه تهران. ۵۴-۴۷.
سرمدنیا غ، و کوچکی ع. (۱۳۶۸). فیزیولوژی گیاهان زراعی. انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه فردوسی مشهد، ۴۶۷ ص.
ثابتی، ح. (۱۳۷۳). جنگلها، درختان و درختچههای ایران. انتشارات دانشگاه یزد، چاپ دوم، ۸۷۶ ص.
شریعت، آ. و م. ح. عصاره (۱۳۸۷). ” اثر تنش خشکی بر رنگیزههای گیاهی، پرولین، قندهای محلول و پارامترهای رشد چهار گونه اکالیپتوس.” مجله منابع طبیعی. ۱۵ (۶): ۱۴۰-۱۴۸.
طالبی، م.، خ. ثاقب طالبی و ح. جهانبازی گوجانی (۱۳۸۵). “بررسی نیاز رویشگاهی و برخی خصوصیات کمی و کیفی بلوط ایرانی.” فصلنامهی علمی پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر، ۱۴: ۷۹-۶۷.
طاهری، ه. (۱۳۸۴). بررسی الگوی بیان MAP کینازها تحت تنش خشکی در گندم نان. چهارمین همایش ملی بیوتکنولوژی، کرمان. ۳ ص.
طاهری آبکناری، ک.، پیلهور، ب. (۱۳۸۷). جنگلشناسی. چاپ اول. انتشارات حقشناس. ۲۱۶ ص.
طباطبایی، م.، و ف، قصریانی. (۱۳۷۱). منابع طبیعی کردستان (جنگلها و مراتع). انتشارات جهاد دانشگاهی، تهران، ۸۴۶ ص.
حسینی، ا.، م. ح. معیری و ح. حیدری(۱۳۸۷). اثر تغییرات ارتفاع از سطح دریا در زادآوری طبیعی و سایر خصوصیات کمی و کیفی بلوط غرب. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، (۱)۱۵: ۶۴- ۷۵.
حکمت شعار، ح. (۱۳۷۲) ، فیزیولوژی گیاهان درشرایط دشوار، (ترجمه) انتشارات نیکنام. ۲۵۱ ص.
دهداری، ا. (۱۳۸۹). تالیف دومینیینکو. نشانگرهای مولکولی در ژنتیک گیاهی و فناوری زیستی، انتشارات دانشگاه یاسوج. ۲۸۹ ص.
دیوانفر، ر. (۱۳۶۱). بررسی ساختمان تانن و موارد مصرف آن در صنعت. سمینار کاربرد میوه بلوط در تغذیه دام و صنایع، یاسوج، ۱۰۰ - ۱۱۱ .
ذوالفقاری، ر. (۱۳۸۷). بررسی مقاومت به خشکی نهالهای بلوط ایرانی با بهره گرفتن از نشانگرهای مرفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی ومولکولی. پایان نامه دوره دکتری جنگلداری، دانشگاه تربیت مدرس، ۱۷۱ ص.
راد، م. ه.، م. ع. مشکوه و م. سلطانی. (۱۳۸۸). ” تاثیر تنش خشکی بر برخی از خصوصیات مرفولوژیکی گیاه تاغ.” فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۱۶(۱): ۳۴-۴۳.
رفیعی، م. (۱۳۸۱). اثرات تنش کمبود آب، روی و فسفر بر شاخص های رشد و عملکرد کمی و کیفی ذرت دانهای. پایان نامه دکترای تخصصی فیزیولوژی گیاهی زراعی. دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات اهواز. ۱۴۲ص.
رعنائیان، ن.، ع. عباسی و ح. زینالی خانقاه. (۱۳۹۲). تشدید بیان ژن توکوفرول سیکلاز(At.TC) در گیاه توتون .(Nicotiana tabacum L.) مجله علمی پژوهشی زیست فناوری گیاهان زراعی، ۳ (۴): ۱۵۶-۱۴۹٫
زهراوی، م. (۱۳۷۸). تجزیه ژنتیکی مقاومت به خشکی در گندم. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه رازی. ۱۵۸ ص.
چیذری، ا. (۱۳۸۴). مدیریت منابع آبی از طریق تخصیص بهینه آب بین اراضی زیر سدها(مطالعه موردی سد بارز و شیروان). پژوهش و سازندگی، (۴)۱۸: ۵۲-۴۰.
جزیرهای، م. ح.، و م. ابراهیمی رستاقی. (۱۳۸۲). جنگلشناسی زاگرس. موسسهی انتشارات وچاپ دانشگاه تهران، ۵۶۰ ص.
صادقی، ا.، عصاره، م. ح.، و م، توکلی. (۱۳۸۸). زنبورهای گالزای بلوط ایران. انتشارات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، تهران، ۲۸۶ ص.
حاجی میرزایی، ا. (۱۳۸۵). بررسی اثر تنش خشکی بر روی برخی فعالیتهای فیزیولوژیکی بنه. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان، ۱۸۵ ص.
خویدکی، ح. (۱۳۸۹). بررسی مقایسه ای اثر تنش خشکی بر میزان تغیرات پرولین در گیاه نوروزک در محیط کشت خاک و اینویترو. فصلنامه علوم زیستی دانشگاه ازاد اسلامی واحد زنجان، (۴)۱۲: ۱۱۵-۱۰۵.
فتاحی، م. (۱۳۷۳). بررسی جنگلهای بلوط زاگرس و مهمترین عوامل تخریب آن. انتشارات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، تهران، ۶۳ ص.
لسانی، ح. و م. مجتهدی. (۱۳۸۱). مبانی فیزیولوژی گیاهی. ترجمه. انتشارات دانشگاه تهران. ۷۲۶ ص.
محمدی، ر. (۱۳۷۹). تعیین محل کروموزومی ژن های مقاوم به خشکی در چاودار و آگروپایرون. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه رازی، ۱۷۲ ص.
مظفریان، و. (۱۳۸۳). درختان و درختچههای ایران، انتشارات فرهنگ معاصر تهران، ۲۷۳-۲۸۹ ص.
ملکوتی، م .ج.، مجیدی، ع. سرچشمهپور، م. و دهقانی، ف. (۱۳۸۴). شناخت ناهنجاریهای تغذیهای، تعیین معیارهای کیفی و حد مطلوب غلظت عناصر غذایی در میوههای تولیدی در خاکهای آهکی ایران، انتشارات سنا، تهران، ۴۵۲ ص.
مروی مهاجر، م. ر. (۱۳۸۵). جنگلشناسی و پرورش جنگل، چاپ دوم. انتشارات دانشگاه تهران، ۳۸۷ ص.
منصوری، ش. و همکاران. (۱۳۹۰). ارزیابی تحمل به شوری ژنوتیپ های برنج ایرانی در محیط کشت هیدروپونیک بر اساس شاخص های تحمل و حساسیت به تنش. نشریه پژوهشهای زراعی ایران، (۴)۹ :۷۰۳-۶۹۴.
نقوی، م. ر.، قره یاضی، ب. و حسینی سالکده، ق. (۱۳۸۴). نشانگر مولکولی. انتشارات دانشگاه تهران، چاپ اول، ۳۲۰ ص.
نوروزی، پ. (۱۳۸۳). روش کلاسیک و مهندسی ژنتیک برای ایجاد تحمل به تنش خشکی در گیاهان. فصلنامه علمی ترویج خشکی و خشکسالی، ۴۶: ۱۱-۴۳.
کافی، م. (۱۳۷۹). تالیف آ. اس. بسرا و بسرا، ر. ک. مکانیسمهای مقاومت به تنشهای محیطی در گیاهان، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، ۳۹۰ ص.
کافی، م. و ع. دامغانی (۱۳۸۶). مکانیسمهای مقاومت گیاهان به تنشهای محیطی، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، ۹۰ ص.
کریمی، م و س. زینلی (۱۳۸۳). تالیف ام. جی. مک فرسون و اس. جی. مولر. مبانی و کاربردهای آزمایشگاهی PCR. انتشارات تهران. چاپ اول. ۱۶۵ص .
کردوانی، پ. (۱۳۶۹). مناطق خشک، انتشارات دانشگاه تهران، ۸۷ ص.
گل پرور، ا. (۱۳۸۵). تجزیه عاملی صفات مرفولوژیک و مورفوفیزیولوژیک در ژنوتیپ های گندم نان تحت شرایط تنش و بدون تنش خشکی. نشریه پژوهش و سازندگی، (۲)۱۸: ۱۴۴-۱۵۵.
هاشمینیا، م. و غ. حق نیا (۱۳۷۸). تالیف دی و لودک. عناصر غذایی در محیطهای بیابانی و خشک، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، ۱۸۳ ص.
یزدی صمدی، ب. ولیزاده، م. (۱۳۸۰). تالیف تی. ای. برون. ژنتیک از دیدگاه مولکولی. انتشارات تهران. ۴۴۷ ص.
Abrams, M. D. (1986). “Physiological plasticity in water relation and leaf structure of understory versus open-grown Cercis canadensis L. in northest Kansas.” Canadian Journal of Forest Research, 16: 1170-1174.
Abrams, M. D. 1988. Comparative water relations of three successional hardwood species in central Wisconsin. Tree Physiology, 4: 263- 273.
Abrams, M. D., M. E. Kubisk and S. A. Mostoller (1994)."Relating wet and dry year ecophysiology to leaf structure in contrasting temperate tree spicies.” Ecology, 75: 123-133
Abrams, M. D. (1990). Adaptations and responses to drought in Quercus species of North America. Tree Physiology, 7: 227–۲۳۸٫
Acherar, M. and S. Rambal. (1992)."Comparative water relations of four Mediterranean oak species."Vegetatiotion, 99: 177-184.
Ahmadi, A. and A. Siosemarde. (2005). “Investigation physiological basis of grain yield and drought resistance in Weat. Leaf photosynthetic rate. Stomatal conductance and non- stomatal lilitation.” Agricalture and Biology, 7(5): 807-811.
Akhondi, M., A. Safarnejad, and M. Lahouti. (2006). Effect of drought stress on proline accumulation and mineral nutrients changes in alfalfa (Medicago sativa L.). Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 10: 165-174.
Allen, C. D. and D. D. Breshears, (1998). Drought-induced shift of a forest-woodland ecotone: rapid landscape response to climate variation. National Academy of Sciences, The United States of America , 95: 14839–۱۴۸۴۲٫
Allen, C. D., A. K. Macalady, H. Chenchouni, D. Bachelet, N. McDowell, and M. Vennetier. (2011). A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. Forest Ecology and Management, 259: 660–۶۸۴٫
Andrew, K. B., G. L. Hammer, and R. G. Henzell. (2000). Does maintaining green leaf area insorghum improve yield under drought? II. Dry matter production and yield. Crop Science, 40(4): 1037-1048.
Aranda, I., L. Gil, J. Pardos. (2005). Effects of the interaction between drought and shade on water relations, gas exchange and morphological traits in cork oak (Quercus suber L.) seedlings. Forest Ecology and Management, 2(10): 117–۱۲۹٫
Arena, C., L. Vitale and A. Virzo de Santo. (2008). “Photosynthesis and photoprotective strategies in Laurus nobilis L. and Quercus ilex L. under summer drought and winter cold’,Plant Biosystems .” Plant Biology, 142 (3): 472 - 479.
Arnon, I. (1972). “Crop Production in Dry Regions Wheat. Leonard Hill London.azetidine-2-carboxylic acid resistant cell lines by in vitro mutagenesis in rice (Oryza sativa L.).” Journal of Plant Biotechnology, 5: 43–۴۹٫
Arraudeau, M. A. (1989). Breeding strategies for drought resistance. In: Baker ,F.W.G.(ed.), Drought resistance in cereals. C.A.B. Inter national. Pp: 107-116.
Babu V. R., and D. V. M. Rao. (1983). Water stress adaptations in the ground nut (Arachis hypogaea L.) foliar characteristics and adaptations to moisture stress, Plant Physiology & Biochemistry, 10: 64–۸۰٫
Babu, H. K. and G. S. Prakash, (2006). Effect of water stress and rootstock on leaf mineral composition of grape. Indian Journal of Horticuiture, 28: 158-169.
Bachem, C. W. B., R. S. Van der Hoeven, S. M. De Bruijn, D. Vreugdenhil, M. Zabeau, and R. G. F. Visser. (1996). Visualisation of differential gene expression using a novel method of RNA finger-printing based on AFLP: Analysis of gene expression during potato tuber development. Plant Journal, 9: 745-753.
Bachem, C. (1998). Transcript Imaging with cDNA-AFLP: A Step-by-Step Protocol. Plant Molecular Biology Reporter, 16: 157 –۱۷۳٫
Bacanamwo, M. and L. C. Purcell. (1999). Saybean root morphological and anatomical traits associated with acclimation to flooding.Crop Scientific, 39: 143-149
Bachelard, E. P. (1986). “Effects of soil moisture on the growth of seedlings of three eucalypt species. II growth effects.” Australian Forest Research, 16: 51–۶۱٫
Bargaly, K. and A. Tewarii. (2004). “Growth and water relation parameters in drought-stressed Coriaria nepalensis seedling.” Jornal of Aride Environment, 58: 505-512.
Bartels, D. and R. Sunkar. (2005). Drought and salt tolerance in plants. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. Plant Scientific, 24: 23–۵۰٫
Basu, M. S. and P. C. Nautiyal. (2004). “Improving water use efficiency and drought tolerance in Bates, L.S., Waldron, R.P., and Teare, I.D. (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies.” Plant Soil, 39: 205-217.
Barry, K. M., N. W. Davies and C. L. Mohammed. (2001). “Identification of Hydrolysable Tannins in the Reaction Zone of Eucalyptus nitens Wood by High Performance Liquid Chromatography– Electrospray Ionisation Mass Spectrometry. Phytochemical. 12: 120-127.
Basak, B. and Biswas, D. (2009). Influence of potassium solubilizing microorganism (Bascillus mucilaginosus) and waste mica on potassium uptake dynamics by Sudan grass (Sorghum vulgare Pers.) grown under two Alfisols. Plant Soil, 317: 235-255.
Bazzaz, F. A. (1979). ” the physiological ecology of plant succession.” Annual review of ecology and systematic, 110: 351-371
Bauerle, W. L., G. Geoff Wang, J. D. Bowewn and C. M. Hong. (2006). “An analysis of ecophysiological response to drought in American Chestnut.” Annals of Forest Science, 63: 833-842.
Behboudian, M. H., E. Torokfalvy and R. R. Walker. (1986). “Effects of salinity onionic content, ater relations and gas exchange parameters in some Cirus section-rootstock combinations.” Scietia Horiculturae, 28: 101-116.
Benowicza, A. and Y. A. El-Kassaby. (1999). Genetic variation in mountain hemlock(Tsuga mertensiana Bong.):quantitative and adaptive attributes. Forest Ecology and Management, 123: 205-215.
Benowicz, A., L. S. Hirondelle, and Y. A. El-Kassaby. (2001). Patterns of geneticvariation in mountain hemlock (Tsuga mertensiana (Bong.) Carr.) with respect to heightgrowth and frost hardiness. Forest Ecology and management, 154: 23-33.
Bhagsari, A. S., R. H. Brown, and J. S. Schepers. (1976). Effect of moisture stress on photosynthesis and some related physiological characteristics in Peanuts, Crop Science, 16: 712–۷۱۵٫
Bray, E. (1997). “Plant responses to water deficit.” Trends in Plant ScienceDirect, 2: 48-54.
Blume, A. (1986). Breeding crop varieties for stress environment. Critical Reviews in plant Sciences, 2: 199-238
Blum, A., J. Mayer, and G. Gozland. (1982). Infrared thermal sensing of plant canopies as a sereening technique for dehydration avoidance in wheat. Field Crops Research, 5: 137- 146.
Boot, R. G. A. (1989). The significance of size and morphology of root systems for nutrient acquisition and competition. In: Lambers H, Cambridge M, Konings H, Pons T (eds) Causes and conse- quences of variation in growth rate and producivity of higher plants. SPB, The Hague, pp 299–۳۱۱٫
Borgardt, S. J. and B. Pigg. (1999)."Anatomical and developmental study of petrified quercus (fagaceae) fruits from the middle Miocene, Yakima Canyon, USA.” American Journal of Botany, 86: 307-325
Boudru, M. (1961). Geographie Forestieere. Gembloux, Belgique: Institut Agronomique de I’Etata.
Bohnert, H. J., D. E. Nelson, and R. G. Jensen. (1999). Adaptations to environmental stresses. Plant Cell Physiology, 7: 1099-1111.
Candon, A. G., R. A. Richards, G. J. Rebetzke and G. D. Farouhar. (2002). Improving instrinsic water use effeiciency and crop yield. Crop Science, 42: 122-131.
Carlson, J. B. and N. R. Lersten, (1987). “Reproductive morphology Soybean: Improvement, production, and uses Caldwel. ” In: B.E. 2nd (eds), pp.95–۱۳۴٫
Campalans, A., M. Pages, and R. Messeguer. (2001). Identification of differentially expressed genes by the cDNA-AFLP technique during dehydration of almond (Prunus amygdalus). Tree Physiology, 21: 633–۶۴۳٫
Chang, S., J. D. Puryear, M. A. Dias, E. A. Funkhouser, R. J. Newton and J. Cairney. (1996). Gene expression under water deficit in loblolly pine (Pinus taeda): isolation and characterization of cDNA clones. Plant Physiology, 97: 139–۱۴۸٫
Chatzoulaksia, K., A. Patakasb, G. Kofidisc, A. Bosabalidisc and R. Nastoub (2002). “Water stress affects on leaf anatomy, gas exchange, water relations and growth of two avocado cultivars.” Scientia Horticulturae, 95: 39-50
Clarke, J. M. and T. F. Townley-Smit, (1986). “Hertability and relation ship to yield of excisted leaf water retention in durum wheat.” Crop Science, 26: 289-292.
Coelho, A., M. Horta and D. Meres. (2007). Involvement of a cinnamyl alcohol dehydrogenase of Quercus suber in the defense response to infection by Phytophthora cinnamomi. Physiological and Molecular Plant Pathology, 69: 62–۷۲٫
Coopman, R. E., J. C. Jara and L. J. Corcuera. (2010). “Genotypic variation in morphology and freezing resistance of Eucalyptus globules seedlings subjected to drought hardeningin nursery.” Electronical Journal of Biotechnology, 13(1): 2-9.
Critchfield, W. B. (1967). “crossability and relationships of the California closed cone pines. ” Silvae Genetca, 13(3): 89-97.
Chapin. F. S. (1980). “The mineral natrition of wild plants.” Annual review of ecology and systematic, 11: 233-260.
Cox, T. S., J. P. Murphy, and D. M. Rodgers. (1986). Changes in genetic diversity in thered winter wheat regions of the United States.Proceedings of the National Academy of Sciences, 83: 5583-5586.
Damesin, C and S. Rambal. (1995). “Performance by a meditaranean desiduous oak tree (Quercus pubescens) during a severe summer drought.” New phytologest, 131(2): 159-167.
Diallo, A. T., P. I. Samb and H. Roy-Macauley. (2002). “Water status and stomatal behavior of cowpea, Vignna unguiculata (L.) Walp, plant inoculated with two Glomus species at low soil moisture levels.” European Journal of Soil Biology, 37: 187-196
Dickson. R.E. and P.T. Tomlinson (1996). “Oak growth, development and carbon metabolism in response to water in response to water stress.” Annales des Science Forestieres, 53: 181-196.
Ditimarova, L., D. Kurjak, S. Palmroth, J. Met and K. Strelcova. (2009). “Physiological responses of Norway spruce (Picea abies) seedlings to drought stress.” Tree Physiology, 30: 205–۲۱۳٫
Dubos, C., G. Le Provost, D. Pot, F. Salin, C. Lalane, and D. Madur. (2003). Identification and characterization of water-stress-responsive genes in hydroponically grown maritime pine (Pinus pinaster) seedlings. Tree Physiology, 23: 169–۱۷۹٫
Edmeads, G. O., J. Bolanos, and R. A. Fisher. (1989). Traditional approaches to breeding for drought resistance in cereals. In: Proceedings of Baker, F. W. G.(eds). Drought resistance in cereals CAB International, PP: 27-52.
Epron, D. (1997). “Effects of drought on photosynthesis and on the thermotolerance of photosystem II in seedlings of cedar (Cedrus atlantica and C. libani).” Jurnal of experimental botany, 48(10): 1835-1841.
Epron. D. and E. Dreyer (1993). “Long-term effect of drought on photosynthesis of adult oak trees (Quercus petraea Liebl and Quercus robur) in a natural stand.” New Phytology, 125: 381-389.
Ehleringer, J. (1980). Leaf morphological and reflectance in relation to water stress.In:Turnur,N.C., and P.J.Kramer (eds.), Adaptation of plants to water and Hight Temperature stress. Wiley Interscience, New York, pp: 295-308
Ellsworth, D. S. and P. B. Reich. (1992). Water relations and gas exchange Acer saccharum seedlings in contrasting natural light and waterregimes. Tree Physiologey, 10: 1–۲۰٫
Engelbrecht, B. M. J., L. S. Comita, R. Condit, T. A. Kursar, M. T. Tyree, and B. L. Turner. (2007). Drought sensitivity shapes species distribution patterns in tropical forests. Nature, 447: 80–۸۲٫
Farshadfar, E., Mohammadi, R., Aghaee, M., and Sutka, J. (2003). Identification of QTLs involved in physiological and agronomic indicators of drought tolerance in rye using a multipleselection index. Acta Agronomica Hungari, 51: 419-428.
Fayyaz, P. (2008). Effect of salt stress on ecophysiological and molecular characteristics of PopoluseuphraticaOlive., Populus x canescens (Aiton) Sm. And Arabidopsis thaliana L. ISBN, 10: 386727536X, p: 311.
Fischer, R. A. and N. C. Turnur. (1987). Plant productivity in the arid and semi-arid zones.Ann.Rev.Plant Physiology, 29: 277-317
Flexas, J. and H. Medrano. (2002). “Drought-inhibition of photosynthesis in C3- plants: Stomatal and nonstomatal limitation revisited.” Annals of Botany, 183: 183-189.
Flexas, J., M. Baron, J. Bota, J. M. Ducruet, A. Galle, J. Galmes, M. Jimenez.A. Poul, C. Sajnani, M. Tomas and H. Medrano. (2009). “Photosynthesis limitations during water stress acclimation and recovery in the drought-adapted Vitis hybrid Richter-110 (V. berlandieri. V. rupestris).” Journal of Experimental Botany, 60(8): 2361–۲۳۷۷٫
Fort, C., M. L. Fauveau, F. Muller, P. label, A. Granier and E. Dreyer. (1997). “Stomatal conductance, growth and root signaling in young oak seedlings subjected to partial soil drying.” Tree Physiology, 17: 281-289.
Fokar, M., A. Blum and H. T. Nguyen. (1998). “Heat tolerance in spring wheat. II Grain filling.” Euphytica, 104: 9-15.
Foyer, C. H., M. Leadis and K. J. Kunert. (1994). Photo oxidative stress in plants. Plant Physiology, 92: 696-717.
Gabriels, H. E., L. W. Frank and H. A. Joosten. (2006). cDNA-AFLP Combined with Functional Analysis Reveals Novel Genes Involved in the Hypersensitive Response. The American Phytopathological Society, 19: 567-576.
Gardiner, E. S., and J. D. Hodges. (1996). Physiological, morphological and growth responses to rhizosphere hypoxia by seedlings of North American bottom-land oaks. Annals of Forest Science, 53: 303-316.
Gao, F., Z. Hongliang, W. Haiguang and G. Hong. (2009). Comparative transcriptional profiling under drought stress between upland and lowland rice (Oryza sativa L.) using cDNA-AFLP. Chinese Science Bulletin, 54: 3555-3571.
Gapto, S., R. Bharalee, Bhorali. (2012). Molecular Analysis of Drought Tolerance in Tea by cDNA-AFLP Based Transcript Profiling. Molecular Biotechnology, 10.1007-12033.
Gerunzweig, J. M., Y. Carmel, J. Riov, N. Sever, D. D. Mc.creary and H. Flather. (2008). “Growth resource storage, and adaptation to drought in California and eastern Mediterranean.” Canadian Journal of Forest Research, 38: 331-342.
Gessler, A., C. Keitel, M. Nahm and H. Rennenberg. (2004). “Water shortage affects Water shortage affects the water and nitrogen balance in central European beech forests.” Plant Biology, 6: 289-298.
Gieger, T. and F. M. Thomas. (2002). “Effects of defoliation and drought stress on biomass partitioning and water relations of Quercus robur and Quercus petraea.” Basic and Applied Ecology, 3: 171-181.
Gieger, T. and F. M. Thomas. (2005). “Differential response of two Central-European oak species to single and combined stress factors. ” Trees, 19: 607- 618.
Gordon, D. R., J. M. Walker, J. W. Menke and K. J. Rice. (1989). “Competition for soil water between annual plants and blue oak (Quercus douglasii) seedling ecologia, 79: 533-541.
Hamrick, J. L., M. J. W. Godt, D. A. M. D. MurawskiLoveless. (1991). Correlations between species traits and allozyme diversity: implications for conservation biology. pp. 75-86. in: Genetics and Conservation of Rare plants, D. A. Falk. (Eds). and Holsinger, K.E., Oxford