up
Search      menu
گیاه شناسی :: مقاله تنش خشکي در گندم PDF
QR code - تنش خشکي در گندم

تنش خشکي در گندم

بررسي صفات موثر در مقاومت به تنش خشکي در گندم

چکيده
رشد و نمو گياهان تحت تاثير خصوصيات ژنتيکي و شرايط محيط مي باشد . عواملي نظير دما ، رطوبت ، تشعشع ، مواد غذايي و گازها مي توانند رشد و نمو گياهان را تحت تاثير قرار داده و باعث کاهش و يا افزايش عملکرد آنان شوند . براي هر يک از عوامل محيطي ، يک دامنه شرايط مطلوب رشد گياه ، تعريف شده است . در خارج از اين محدوده به دليل فشار عوامل مذکور ، رشد و نمو دچار اختلال گشته و عملکرد کاهش مي يابد . از نظر فيزيو لوژيکي به شرايط مذکور ، تنش اطلاق مي شود . يکي از مهمترين تنش هاي محيطي ، تنش خشکي است که ممکن است تحت شرايط بارندگي کم ، دماي بالا و وزش باد حادث شود و واکنش گياه نسبت به آن بستگي به مرحله اي از رشد دارد که خشکي در آن رخ مي دهد . مقاومت به خشکي يک واژه عمومي است که دربرگيرنده دامنه اي از مکانيزم هاي مختلف است و به وسيله آنها ، گياهان مي توانند شرايط خشکي را تحمل کنند . اين مکانيزم ها عبارتند از : فرار از خشکي - اجتناب از خشکي - تحمل خشکي و بهبود پس از خشکي . هر کدام از اين مکانيزم ها تحت تاثير تعدادي صفت قرار مي گيرند و محققان مي توانند با استفاده از آنها نسبت به ايجاد ارقام مناسب اقدام کنند . صفات عمده موثر در مقاومت به تنش خشکي در گندم عبارتند از : زودرسي - حساسيت به طول روز - سيستم ريشه اي کارآمد - افزايش نسبت ريشه به شاخ و برگ - کنترل پنجه دهي - ضخامت کوتيکول و قشر مومي روي برگ - تنظيم فشار اسمزي - ارتفاع بوته - ريشک دار بودن - قدرت جوانه زني بذر و رشد گياهچه - بزرگي اندازه بذر - طويل بودن کلئوپتيل - پوشش سريع سطح زمين - داشتن بيوماس بالا قبل از گرده افشاني - داشتن ظرفيت خوب براي ذخيره انتقال مجدد در ساقه - ظرفيت فتوسنتزي بالا در سنبله - داشتن ميزان رطوبت نسبي برگ بالا - تجمع اسيد آبسيسيک - تحمل گرما آناتومي برگ - بقاي بالاي پنجه - دوام سبزينگي - پايين بودن هدايت روزانه اي و کارايي تعرق بالا .
مقدمه
خشکي مهمترين عامل محدود کننده توليد موفقيت آميز محصولات زراعي در سراسر جهان به حساب مي آيد و اين عامل هنگامي ايجاد مي شود که ترکيبي از عوامل فيزيکي و محيطي باعث تنش در داخل گياه شده و در نتيجه توليد را کاهش مي دهند . اين کاهش در نتيجه تاخير يا عدم استقرار گياه ، تضعيف يا از بين رفتن گياهان استقرار يافته ، مستعد شدن گياه نسبت به حمله بيماري ها و آفات گياهي و تغييرات فيزيولوژيکي و بيوشيميايي در سوخت و ساز گياهان به وجود مي آيد .
خشکي همچنين يک عامل کاهش دهنده عملکرد مي باشد که اين حالت حتي در مواردي که صدمه وارده مشهود نباشد ، صادق است .
ايران در کمربند بياباني جهان قرار دارد و به عنوان منطقه اي خشک منظور مي شود . متوسط بارندگي در کشور حدود 250 ميلي متر است که اين ميزان يک سوم بارندگي در جهان مي باشد . از سوي ديگر از حدود 5 18 ميليون هکتار اراضي کشاورزي ، 2 6 ميليون هکتار ( 5 33 درصد ) به کشت ديم اختصاص دارد . در حدود 2 1 ميليون هکتار از اراضي زير کشت ديم بارندگي بيش از 400 ميلي متردريافت مي نمايند . از مجموع حدود 400 ميليارد متر مکعب نزولات جوي ساليانه در ايران ، رقمي در حدود 280 ميليارد متر مکعب آن از طريق تبخير از سطح آزاد و تعرق گياهي به هوا برمي گردد و بقيه آن مقدار آبي است که در رودخانه ها جاري و در منابع زيرزميني ذخيره مي شوند و در واقع بخش اعظم آبهاي ايران به دلايلي مورد بهره برداري در کشاورزي قرار نمي گيرند .
با توجه به اينکه خشکي از ويژگي هاي بارز جغرافيايي کشور ماست و از اين پديده طبيعي و غيرقابل تغيير راه فراري نيست و از طرفي مصرف منابع انرژي ، آب و مواد غذايي به طور روزافزوني در جامعه افزايش مي يابد ، لذا بايستي به جاي تاکيد بر معايب ناشي از آن درصدد مقابله با آن کمر همت بسته و به چاره انديشي بپردازيم . اتخاذ روش هايي چون بهره برداري صحيح از آب موجود با استفاده از شيوه هاي صحيح زراعي شامل : کشت گياهان مقاوم ، شناخت ارتباط کمبود آب ، خاک و رشد محصولات در هر مرحله ، بررسي واکنش هاي فيزيولوژيکي و روابط مفيد داخلي گياه در مقابله با تنش ، انتقال صفات مطلوب به ارقام پر محصول و ساير مواردي که امکان توسعه هر چه بيشتر کشت گياهان در مناطق خشک را فراهم مي کند در اين رابطه مثمر و مطلوب خواهد بود .
ب - تنش و انواع آن
تنش يا استرس واژه اي است که اولين بار توسط دانشمندان علوم بيولوژيک در مورد موجودات زنده به کار برده شد . بعدها اين واژه از علم فيزيک گرفته شد و آن را به عنوان هر عاملي که امکان بالقوه وارد آوردن صدمه به موجودات زنده را دارد تعريف نمودند . تنش نتيجه روند غيرعادي فرآيندهاي فيزيولوژيکي است که از تاثير يک يا ترکيبي از عوامل زيستي و محيطي حاصل مي شود . همانطوريکه در تعريف آمده تنش داراي توان آسيب رساني مي باشد که به صورت نتيجه يک متابوليسم غير عادي روي داده و ممکن است به صورت افت رشد ، مرگ گياه و يا مرگ بخشي از گياه بروز کند .
تنش هاي محيطي را معمولاً به دو دسته تقسيم کرده اند : تنش هاي بيولوژيکي و تنش هاي فيزيکوشيميايي .
تنش هاي بيولوژيکي شامل حمله آفات و امراض به گياهان مي باشد که در محدوده بحث اين تحقيق نيست . تنش هاي فيزيکوشيميايي به پنج گروه تقسيم مي شوند که از بين آنها ، خسارت وارده به گياهان زراعي در اثر تنش هاي کمبود آب ، شوري و دما در سطح جهان گسترده تر بوده و به همين جهت بيشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند .
ج - تنش خشکي و مکانيزم هاي مقاومت به آن
از بين عوامل محيطي تنش زا خشکي دومين عامل اصلي کاهش عملکرد بعد از عوامل بيماري زا مي باشد . خشکي در نتيجه بارندگي کم ، دماي بالا و وزش باد حادث مي شود و واکنش گياه نسبت به آن بستگي به مرحله اي از رشد دارد که خشکي در آن رخ مي دهد . به عبارت ديگر واژه خشکي يک اصطلاح هواشناسي بوده و بيانگر دوره اي است که در آن مقدار بارندگي کمتر از مقدار تبخير و تعرق بالقوه شود . چون کمبود باران باعث تنش در اثر عدم وقوع بارندگي مفيد ايجاد شده است به کار مي رود و به عبارت ديگر در اين حالت تنش کمبود آب به طور طبيعي مد نظر است . اگر گياه به طور مصنوعي تحت شرايط تنش رطوبتي قرار گيرد در اين صورت واژه تنش کمبود آب به کار برده مي شود . چنانچه در اثر خشکي هوا رطوبت داخلي گياه به کمتر از 50 درصد مقدار عادي خود برسد در اين صورت گياه دچار آبکشيدگي شده و چنانچه رطوبت داخلي گياه کمتر از مقدار عادي ولي بالاتر از 50 درصد باشد به آن پسآبيدگي گويند . ميزان خسارت وارده به گياه در اثر خشکي ، زمان وقوع تنش ، فراواني وقوع تنش ، نوع گياه و خصوصيات ذاتي خاک متفاوت است .
مقاومت به خشکي يک واژه عمومي است که دربرگيرنده دامنه اي از مکانيزم هاي مختلف مي باشد و به وسيله آنها گياهان مي توانند شرايط خشکي را تحمل کنند . لويت مقاومت به خشکي را توانايي زيست در خشکي بدون آسيب ديده تعريف نموده و مقاومت به خشکي را به اجتناب از خشکي و تحمل خشکي تقسيم کرده است . کويزنبري ، مقاومت به خشکي را توانايي يک ژنوتيپ در توليد بيشتر عملکرد نسبت به ديگر ژنوتيپها در شرايط رطوبتي يکسان تعريف نمود . اکثر اصلاحگران نباتات ، از پنج اصطلاح زير براي بررسي مقاومت به خشکي استفاده مي نمايند :
الف - مقاومت به خشکي : توانايي يک گياه براي زندگي ، رشد و عملکرد رضايت بخش ، هنگامي که در معرض دوره هاي تنش خشکي قرارگيرد .
ب - فرار از خشکي : توانايي گياه در کامل کردن چرخه زندگي خود قبل از اينکه با شرايط کمبود رطوبتي شديد روبه رو گردد .
ج - اجتناب از خشکي ( تحمل خشکي با پتانسيل آب بافتي بالا ) : توانايي يک گياه براي تحمل دوره هاي کمبود بارندگي ، در حاليکه پتانسيل آب بافتي بالايي را در خود ابقاء مي کند .
د- تحمل خشکي ( تحمل خشکي با پتانسيل آب بافتي پايين ) : توانايي گياه براي مقاومت در مقابل کمبود آب که بر مبناي مقدار و دوام پتانسيل آبي پايين در گياه اندازه گيري مي شود .
ه - التيام ( بهبود پس از خشکي ) : توانايي گياه براي از سر گرفتن رشد و توليد ، پس از برطرف شدن تنش خشکي ، با حداقل کاهش غير قابل جبران در عملکرد .
در نهايت مقاومت به خشکي براي گياه به وسيله يک يا ترکيبي از چهار مکانيزم فرار ، اجتناب ، تحمل و بهبود به دست مي آيد که هر کدام از اين مکانيزم ها تحت تاثير تعدادي صفت قرار مي گيرند و اصلاح کنندگان مي توانند با استفاده از آنها نسبت به ايجاد ارقام مناسب اقدام کنند .
فرار از خشکي
ساده ترين راه سازگاري گياه به شرايط خشکي ، فرار از خشکي است . در اين رويه از تطابق پذيري ، گياه دوران رشد و نمو خود را سريعتر انجام مي دهد تا به دوران بحران کم آبي گرفتار نيايد . در طبيعت فرار از خشکي به وسيله نمو فنولوژيکي سريع بهد از باران و توسعه فاز زايشي در شرايطي که رطوبت مطلوب است اتفاق مي افتد . در استراتژي فرار ، دانه ها به سرعت بعد از بارندگي جوانه زده ، رشد و نمو کرده ، به گل مي روند و قبل از آنکه تهيه آب محدود شود ، توليد دانه مي نمايند . گياهاني که داراي مکانيزم فرار از خشکي هستند ، داراي هيچگونه راهکاري جهت غلبه بر تنش رطوبت نبوده و متحمل به خشکي نيستند . وجود مواد بازدارنده جوانه زني در اين گياهان به عنوان يک دستگاه باران سنج داخلي عمل نموده که پس از آنکه نزولات آسماني به مقدار کافي جهت شسته شدن اين مواد باريد ، به بذور اجازه جوانه زدن را مي دهد . از جمله صفات عمده اي که مي توانند باعث مکانيزم فرار گياهان زراعي شوند عبارتند از :
الف - زودرسي : اين صفت به گياه توانايي توليد محصول را قبل از بروز خشکي مي دهد . مطالعات انجام شده حاکي از آن است که ژنوتيپ هاي ديررس معمولاً به شرايط مطلوب و ژنوتيپ هاي زودرس به شرايط خشک سازگارتر مي باشند .
ب - حساسيتبه طول روز : به اعتقاد آروديو ، حساسيت نسبت به طول روز در يک گياه هنگامي مفيد خواهد بود که فاز زايشي توليد مثل گياه ، منطبق با احتمال بارندگي باشد . اين صفت همچون زودرسي ، وراثت پذيري بالايي داشته و به راحتي مي تواند مورد گزينش قرار گيرد .
اجتناب از خشکي
اين مکانيزم عموماً به واسطه خصوصيات مورفوژيکي و آناتوميکي گياه مي باشد و اين خصوصيات به نوبه خود نتيجه فرآيندهاي فيزيولوژيکي است که در اثر خشکي به وجود آمده اند . مکانيزم هاي اجتناب را مي توان در دو گروه عمده دسته بندي کرد :
الف - تداوم جذب آب توسط گياه جهت تامين آب از دست رفته
الف - با استفاده از سيستم هاي کارآمد ريشه
ب - با افزايش نسبت ريشه به شاخ و برگ
ب - ذخيره آب از طريق کاهش تبخير و تعرق قبل از تنش يا به محض بروز آن
الف - با تغيير در هدايت اپيدرمي
ب - با تغيير در جذب تشعشعات
ج - با تغيير در سطح تعرق کننده
تحمل خشکي
هنگامي که گياه واقعاً در معرض پتانسيل آب کم قرار گيرد ، مي تواند از طريق تخفيف تنش هاي واقعي که توسط کمبود آب ايجاد شده و يا تحمل زياد اين تنش ها ، خشکي را تحمل نمايد . بلوم ، اصطلاح تحمل خشکي را در مواردي به کار مي برد که در آن بين پتانسيل هاي مختلف آبي در گياه تعادل برقرار شده ، به نحوي که باعث مرگ حداکثر 50 درصد از سلول ها گردد . مکانيزم هاي عمده تحمل عبارتند از :
نگهداري آماس سلولي
تحمل آبکشيدگي
التيام
مطالعات چنداني براي درک طبيعت و فرآيندهاي فيزيولوژيکي گياه براي التيام پس از رفع تنش شديد ، صورت نگرفته است . آروديو ، وجود ريشه هاي سطحي و کم عمق را يکي از مکانيزم هاي التيام مي داند بطوريکه در شرايط نزول بارندگي ، پس از تنش خشکي موقت ، اين ريشه ها باعث جذب سريع آب شده و به التيام گياه کمک مي کنند . در ضمن وي معتقد است که حساسيت فوق العاده برخي از بافت هاي گياهي سبب مي شود که به محض اينکه کمبود آب اتفاق مي افتد ، اين بافت ها عکس العمل نشان داده و وارد يک مرحله نهفته و خواب گشته و بلافاصله پس از اينکه مجددا آب در دسترس آنها قرار مي گيرد فعاليت رشدي خود را از سر مي گيرند .
اهميت کشت گندم
کشت گندم با سابقه ديرينه هزاران ساله و انتخاب ژنوتيپ هاي سازگار به شرايط محيطي خاص در طي ادوار گذشته از يک سو ، و جنبه هاي مختلف تغذيه آن از سوي ديگر باعث شده است که زراعت اين گياه محور اصلي سيستم هاي زراعي در دنيا ارزيابي گردد به طوريکه بيشترين اراضي زير کشت در جهان مربوط به گندم مي باشد چرا که غذاي اصلي انسان بوده که به طور مستقيم مورد مصرف قرار مي گيرد . سطح زير کشت گندم در ايران در سال 1380 ، شش ميليون و دو هزار هکتار بوده که از اين مقدار گندم آبي حدود 2177901 هکتار و گندم ديم حدود 3375231 هکتار به خود اختصاص داده بود . متوسط عملکرد گندم آبي و ديم به ترتيب 2777 و 947 کيلوگرم در هکتار بوده است . بر اساس اطلاعات منتشره از طرف سازمان خوار و بار و کشاورزي جهان ( فائو ) در سال 2001 سطح زير کشت گندم جهان 217 تا 231 ميليون هکتار و ميزان توليد آن 590 ميليون تن بوده است .
اين محصول حدود يک هفتم کل کشت دنيا را در بر مي گيرد و با وجود اينکه طي پنجاه سال اخير توليد گندم در جهان بيش از سه برابر شده است ولي با توجه به رشد روزافزون جمعيت ، اکثر کشورهاي جهان و همچنين کشور ما وارد کننده اين محصول مي باشند و لذا ايجاب مي نمايد که بيشترين توجه به مطالعه و پژوهش در مورد اين محصول استراتژيک به عمل آيد تا با توجه به استعداد سرشاري که کشور وسيع ما در خصوص تنوع آب و هوا دارا مي باشد بتوانيم نسبت به افزايش توليد و نيل به خودکفايي پايدار قدم هاي موثري برداريم .
صفات مرتبط با مقاومت به تنش خشکي در گندم
موسسه تحقيقات CIMMYT اصلاح گندم را جهت کشت تحت شرايط تنش خشکي با تکيه بر تجربيات زيادي شروع کرده است . اما مسئله اي که اکنون بيشتر روي آن تاکيد شده و مجموعه اي را نيز براي انجام آن بسيج نموده ، اصلاح گندم براي کشت در مناطق کم بازده و مناطق خشک است .
خصوصياتي که موسسه تحقيقات CIMMYT جهت انتخاب ارقام محتمل به تنش خشکي در گندم ارائه کرده ، شامل موارد زير بوده است :
بزرگي اندازه بذر : اين خصوصيت سبب ظهور سريع پوشش گياهي محصول در سطح زمين و افزايش بيوماس اوليه مي گردد .
طويل بودن کلئوپتيل : اين صفت براي بالا آمدن سريع ساقه چه از عمق خاک موثر است .
پوشش سريع سطح زمين : ضخامت ، گستردگي برگها ، داشتن يک مرحله رشد طولي به طور خوابيده که سبب افزايش پوشش سطح خاک شده ، و نيز از تبخير سطح خاک جلوگيري نموده و کارايي استفاده از تشعشع را افزايش مي دهد ، يک عامل موثر در تحمل به خشکي است . اين صفت براي مناطقي که قسمت زيادي از باران در آنجا ممکن است در ابتداي فصل صورت گيرد ، مي تواند بسيار مفيد واقع شود .
داشتن بيوماس بالا قبل از گرده افشاني : داشتن پتانسيل بالاي رشد اوليه تا زمان گلدهي فرصت خوبي را جهت استفاده از حرارت و رطوبت موجود در ابتداي فصل رشد فراهم مي کند .
داشتن ظرفيت خوب براي ذخيره انتقال مجدد در ساقه : ذخيره قندها در ساقه به ويژه وقتي که از فتوسنتز پوشش گياهي به علت تنش خشکي جلوگيري مي شود ، عامل مهمي در پايداري تشکيل دانه و پر کردن آن مي باشد .
ظرفيت فتوسنتزي بالا در سنبله : سنبله ها داراي کارايي مصرف آب بالاتري نسبت به برگ ها هستند و در شرايط تنش رطوبتي در تثبيت بيش از 40 درصد کربن نقش دارند .
داشتن ميزان رطوبت نسبي آب برگ بالا ، هدايت روزنه اي و درجه حرارت پايين تاج پوشش در طي تشکيل دانه : از اين صفات جهت اندازه گيري مقدار آب گياه مي توان استفاده کرد .
تنظيم اسمزي : اين صفت به متابوليسم برگ کمک کرده و رشد ريشه در پتانسيل هاي پايين آب برگ به وسيله نگهداري فشار آماس سلول ها حفظ مي شود .
تجمع اسيد آبسيسيک : سودمندي تجمع اسيد آبسيسيک تحت شرايط تنش خشکي از زمان هاي قبل مشخص شده است .
تحمل گرما : رونالد و همکاران اعلام کردند که بين دو صفت تحمل به خشکي و تحمل به گرما همبستگي مثبتي بين ژنوتيپ ها وجود دارد .
آناتومي برگ : مومي بودن برگ ، کرک و مو ، پيچش ، ضخامت برگ ها و طرز قرار گرفتن آنها سبب انعکاس نور از سطح برگ مي شود که فايده ناشي از برگ نور مي باشد .
بقاي بالاي پنجه : پنجه ها مي توانند توليد محصول نمايند .
دوام سبزينگي : اگر قابليت انتقال مجدد در ساقه پايين يا ضعيف باشد ، اين خصوصيت اهميت زيادي خواهد داشت .
نتيجه گيري
اولين اقدامي که بايستي در شناسايي و انتخاب ارقام صورت گيرد ، آگاهي از صفات مرتبط با ايجاد مقاومت در برابر تنش و بررسي ميزان همبستگي آنها با عملکرد که بهترين معيار براي مقاومت است مي باشد . در واقع بايستي صفاتي که باعث ايجاد مانعي براي خسارت تنش به گياه مي شوند را شناسايي و نقش و اثر هر کدام را بر روي ميزان مقاومت بررسي کرد . پس از مشخص کردن صفاتي که همبستگي بالايي با عملکرد دارند از آنها به عنوان علائمي جهت انتخاب گياهان مقاوم به تنش استفاده مي نمايند .

گندم گذشته از جنبه تجارتي مهم آن در دنيا، سلاحي کارآمد در مناسبات سياسي و جهاني است که روز به روز بر اهميت کاربردي آن افزوده مي شود. با اينکه جمعيت اي ...

گندم گذشته از جنبه تجارتي مهم آن در دنيا، سلاحي کارآمد در مناسبات سياسي و جهاني است که روز به روز بر اهميت کاربردي آن افزوده مي شود. با اينکه جمعيت اي ...

● گندم ▪ کشت گندم در ابتداي هر کشتي بايد زمين را آماده نماييم . نکته مهم در آماده سازي بستر بذر با توجه به اينکه گندم به نشست خاک در بعد از رويش فوق ا ...

کمبود پس مانده هاي گياهي،کلوخه و زبر خاک بر سطح خاک مي تواند يک تهديد فرسايش بادي خطرناک را بوجود آورد و مطرح سازد. سيستم خاکورزي حفاظتي در پاسيفيک نو ...

در ايران علاوه بر مرکبات به ساير درختان منجمله بادام، زردآلو، گيلاس، اوکالپتوس و … پسته، انار، توت، حمله مي کند. ولي بيماري در همه گياهان اهميت ندارد، ...

زنگ برگ يک بيماري جدي گندم، چاودار، تريتيکاله وبسياري از گندميان است که توسط قارچ Puccinia recondita ايجاد مي شود. پاتوژن روي جو، قدرت پارازيتي ضعيفي ...

خسارت بيماري پاخوره گندم در مزارع آبي و بخصوص در سال هاي پر باران به صورت لکه اي در مناطق معتدل استان گلستان مشاهده مي شود. طوري که گاهي خسارت اين بيم ...

چمن در لغت به معني سبزه زار، مرغ زار و زمين سبز و خرم مي باشد. چمن بيشترين نقش را در تصفيه و کاهش آلودگي هوا در محيط هاي شهري برعهده دارد. يکي از عوام ...

دانلود نسخه PDF - تنش خشکي در گندم