فهرست مطالب

Plant Physiology and Breeding - Volume:10 Issue: 2, Summer-Autumn 2020
  • Volume:10 Issue: 2, Summer-Autumn 2020
  • تاریخ انتشار: 1399/09/11
  • تعداد عناوین: 11
|
  • شیما عباسی، کرین، قاسم کریم زاده*، میترا محمدی، بازرگانی، علی مختصی بیدگلی صفحات 1-12

    سطح برگ (LA) یکی از پارامتر های مهم در مطالعات فیزیولوژی گیاهی است. بنابراین، استفاده از مدل غیر تخربی دقیق و ساده برای تخمین سطح برگ بسیار مهم است. هدف از این تحقیق ایجاد مدل غیرتخریبی برای تخمین سطح برگ به صورت دقیق در گونه های اپیلوبیوم بود. به منظور تخمین سطح برگ، طول برگ (L)  و عرض برگ (W) پنج گونه اپیلوبیوم اندازه گیری شد. علاوه براین، سطح برگ واقعی با استفاده از دستگاه سنجش سطح برگ اندازه گیری شد. تجزیه رگرسیون سطح برگ با  L، W  و LW چندین مدل را به منظور پیش بینی سطح برگ در گونه های اپیلوبیوم فراهم نمود. از بین مدل ها بهترین و معتبرترین مدل که برای تخمین دقیق سطح برگ در هر گونه پیشنهاد شد، مدل کوادراتیک بر پایه دو بعد  L و  W، همه با 90/0 ≤ 2R، به شرح  بود:E. algidum (LA = 0.1264 + 0.6562 (L×W) + 0.0366 (L×W)2), E. parviflorum (LA = - 3.144 + 1.323 (L×W) - 0.030 (L×W)2, E. sp. (LA = 0.4236 + 0.3033 (L×W) + 0.1368 (L×W)2), E. hirsutum (LA = 2.2417 + 0.2202 (L×W) + 0.0029 (L×W)2), and E. frigidum (LA = 0.2119 + 0.4162 (L×W) + 0.1191 (L×W)2).

    کلیدواژگان: اپیلوبیوم، سطح برگ، عرض برگ، غیر تخریبی، طول برگ، مدل رگرسیونی کوادراتیک
  • فاطمه نصیبی، منصوره خداشناس*، مهدی هاتفی صفحات 13-26

    تنش سرب هنگامی که با غلظت بالا در محیط اطراف وجود دارد، بر هموستاز و متابولیسم مواد مغذی گیاه تاثیر منفی می گذارد. در این تحقیق اثر تیمار نیترات سرب با غلظت 1 میلی مولار بر گیاهچه های 14 روزه گلرنگ، پیش تیمار شده با آرژنین به عنوان پیش ساز نیتریک اکساید، متیلن بلو (MB)،  جاروبگر نیتریک اکساید، و ان- نیترو- ال آرژنین متیل استر (LNAME) ، ممانعت کننده بیوسنتز نیتریک اکساید، در گلخانه گروه زیست شناسی دانشگاه شهید باهنر کرمان مورد مطالعه قرار گرفت.  تیمار سرب موجب ایجاد تنش اکسیداتیو، کاهش رشد ریشه و ساقه و افزایش محتوای مالون دی آلدیید (MDA) در گیاهچه ها شد. تنش سرب همچنین فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز را افزایش و فعالیت آنزیم کاتالاز (CAT) را کاهش داد. پیش تیمار آرژنین با افزایش طول ریشه و ساقه و کاهش محتوای MDA موجب کاهش اثرات زیانبار تنش سرب شد. علاوه بر این، پیش تیمار آرژنین اثر سرب بر فعالیت آنزیم CAT در ریشه گیاهان را بهبود بخشید.  در بسیاری از متغیرهای مورد اندازه گیری، MB و LNAME اثر تعدیلی پیش تیمار آرژنین را خنثی کردند. بنابراین، به نظر می رسد آرژنین از طریق تولید نیتزیک اکساید موجب بروز اثرات مثبت در گیاهچه ها شده است. تجزیه داده ها نشان داد که در حضور آرژنین، جذب و انتقال سرب کاهش یافته و کاربرد آرژنین با LNAME یا MB این اثرات مثبت آرژنین را خنثی می کند. به نظر می رسد که استفاده از آرژنین ​​می تواند از طریق جلوگیری از جذب سرب و مهار مستقیم گونه های فعال اکسیژن یا فعال سازی آنزیم های آنتی اکسیدان، سمیت سرب را کاهش دهد. از طرف دیگر نتایج مربوط به استفاده از LNAME و MB نشان داد که اثر مثبت آرژنین احتمالا به دلیل توانایی آرژنین در تولید نیتریک اکساید است.

    کلیدواژگان: آنزیم های آنتی اکسیدان، عامل ترانسلوکاسیون، فلزات سنگین، نیتریک اکساید
  • زهرا کریمی، جلیل خارا، قادر حبیبی* صفحات 27-43
    در این پژوهش، تاثیر پرایمینگ بذور با پراکسید هیدروژن (H2O2)، اکسید نیتریک (NO) یا ترکیب H2O2+NO بر پاسخ های گیاه کلزا به شوری در شرایط عادت دهی و  بدون عادت دهی به شوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از سنجش صفات وزن خشک ساقه و ریشه به همراه سنجش مالون دی آلدیید (MDA) نشان دادند که کاربرد غلظت اندک کلرید سدیم (50 میلی مولار) به عنوان عامل عادت دهی به شوری، نتوانست باعث تخفیف اثرات زیانبار شوری بالا (200 میلی مولار) شود. در عین حال، در شرایط عادت دهی، پرایمینگ بذور با H2O2یا NO باعث تخفیف اثرات تنش شوری بر رشد کلزا شد، هرچند بیشترین تخفیف توسط ترکیب H2O2+NO به دست آمد. جالب توجه این که در گیاهان بدون عادت دهی به شوری، تنها پرایمینگ ترکیبی بذور با H2O2+NO در بهبود تحمل به شوری موثر بود. این تخفیف تنش توسط پرایمینگ ترکیبی در شرایط شوری، با کاهش انتقال سدیم به اندام هوایی، افزایش مقدار اسید سالیسیلیک، فلاوونوییدها و فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز همراه بود. پرایمینگ بذور با پراکسید هیدروژن در شرایط غیر شور، باعث افزایش مقدار NO داخلی شد. همچنین، پرایمینگ بذور با ترکیب H2O2+NO از طریق کاهش MDA و H2O2داخلی وافزایش فعالیت آنزیم های سیستم آنتی اکسیدان، باعث حفظ تمامیت غشاها و در نتیجه بهبود رشد در شرایط شوری گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که پرایمینگ ترکیبی بهتر از پرایمینگ تنها توانست اثرات زیانبار شوری در گیاه کلزا را تخفیف دهد.
    کلیدواژگان: اسید سالیسیلیک، اکسید نیتریک، پرایمینگ ترکیبی، شوری، فلاوونوئید، کلزا، هومئوستازی یونی
  • سید افشین حسینی بلداجی*، بابک باباخانی، رضا حسن، ساجدی، مهدیه هوشنی صفحات 45-58

    پاسخ های بیوشیمیایی و فیزیولوژبک یونجه در یک آزمایش فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی با استفاده از اکوتیپ های یزدی و دیابلورده به ترتیب به عنوان اکوتیپ های مقاوم و حساس بررسی شد. سطوح شوری 100، 150 و 200 میلی مولار با اضافه کردن نمک کلرید سدیم به محیط کشت نیم-قدرت هوگلند تهیه شد. اثر تنش شوری بر ویژگی های بیوشیمایی و فیزیولوژیک شامل محتوی فنلی کل، فعالیت آنزیم های پلی فنل اکسیداز و بتاگلوکوزیداز در عصاره برگی، رفتار روزنه ای و پارامترهای فلورسانس کلروفیل (Fv/Fm وFv/F0) تعیین شد. نتایج نشان داد که ویژگی های روزنه ای در هر دو اکوتیپ کاهش یافت ولی فلورسانس کلروفیل فقط در دیابلورده کاهش نشان داد و در اکوتیپ یزدی تغییری مشاهده نشد. میزان کاهش این پارامترها بین دو اکوتیپ متفاوت بود. فعالیت آنزیم های پلی فنل اکسیداز و بتاگلوکوزیداز در هر دو اکوتیپ افزایش یافت. محتوی فنلی کل و فعالیت آنتی اکیسیدانی در تمامی تیمارها در اکوتیپ یزدی افزایش نشان داد در حالی که در اکوتیپ دیابلورده تنها در تیمارهای بالای شوری افزایش یافت. میزان افزایش این پارامترها در دو اکوتیپ با یکدیگر متفاوت بود. این مشاهدات نشان می دهد که اکوتیپ یزدی از پاسخ های بیوشیمیایی و فیزیولوژیک با کارایی بالاتر برخوردار بود تا اثرات کاهشی شوری بر پارامترهای رشد را کم کند.

    کلیدواژگان: بتاگلوکوزیداز، پلی فنل اکسیداز، محتوی فنل تام، ویژگی های روزنه ها، یونجه
  • النلز رمزی، علی اصغری*، امید سفالیان، اصغر مهربان، اصغر عبادی صفحات 59-68
    تجزیه ساختار اثر متقابل ژنوتیپ و محیط در بررسی پایداری گیاهان ضروری می باشد. به منظور بررسی اثر متقابل ژنوتیپ و محیط روی عملکرد دانه و شناسایی ژنوتیپ های پایدار جو در مناطق گرم و مرطوب، 16 ژنوتیپ جو به همراه دو رقم شاهد در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در چهار منطقه گچساران، مغان، خرم آباد و گنبد به مدت سه سال (98-1396) ارزیابی شدند. تجزیه مرکب داده های عملکرد در 12 محیط نشان داد که ژنوتیپ ها و محیط ها اختلاف معنی دار داشتند و اثر متقابل ژنوتیپ و محیط نیز معنی دار بود. معنی دار بودن اثر متقابل نشان می دهد که عملکرد ژنوتیپ ها در محیط ها یکسان نبوده است. اثر متقابل ژنوتیپ و محیط با استفاده از روش چند متغیره تجزیه به مولفه های هماهنگ اصلی مورد تجزیه قرار گرفت. با در نظر گرفتن میانگین کل، 12 محیط به دو گروه با عملکرد بالاتر از میانگین کل ((H و پایین تر از از میانگین کل (L) تقسیم شدند. با استفاده از نمودارهای MST و فاصله از مرکز نمودار، ژنوتیپ های G13 (43/2 تن در هکتار)، G2 (38/2 تن در هکتار) و G14 (29/2 تن در هکتار) برای مناطق با عملکرد کمتر از میانگین کل آزمایش مناسب و قابل توصیه بودند. در مناطق با عملکرد بالاتر از میانگین کل، ژنوتیپ های G2 (38/2 تن در هکتار)،  G9(24/2 تن در هکتار)، G18 (32/2 تن در هکتار) و G14 (29/2 تن در هکتار) چندین بار در راس نمودارهای MST قرار گرفتند  و قابل توصیه برای مناطق با عملکرد بیشتر از میانگین کل بودند.
    کلیدواژگان: اثر متقابل GE، پایداری، تجزیه به مولفه های هماهنگ اصلی، ژنوتیپ های امید بخش جو
  • غلامرضا چلویی، غلامعلی رنجبر*، نادعلی بابائیان جلودار، نادعلی باقری، محمدزمان نوری صفحات 69-76

    وجود اثرات متقابل ژنوتیپ و محیط باعث پیچیده کردن ارزیابی عملکرد ارقام و کاهش سودمندی انتخاب می شود. یکی از روش های چند متغیره برای تفسیر اثرات متقابل ژنوتیپ و محیط  GGE- biplot نام دارد که اثرات اصلی ژنوتیپ ها و اثرات متقابل ژنوتیپ و محیط را به طور هم زمان مورد بررسی قرار می دهد. در مطالعه حاضر 13 ژنوتیپ حاصل از القای جهش در برنج به همراه سه رقم شاهد طارم-محلی، طارم-جلودار و ندا در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو منطقه ساری و تنکابن طی دو سال زراعی 1395 و 1396 از نظر پایداری عملکرد دانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تجزیه GGE-biplot  نشان داد که دو جزء اول در مجموع توانستند 52/92 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه نمایند. مطابق با نمودار چندوجهی حاصل از این روش هر چهار محیط به کار رفته در این آزمایش هم مکان با رقم پرمحصول ندا (شاهد) در قسمت بالا قرار گرفتند. ژنوتیپ های 33، 30، 26 و 31 پایداری بالایی داشتند و زنوتیپ های 18، 16 و 25 ناپایدار بودند. در این مطالعه تنها یک محیط بزرگ شناسایی شد. همچنین به دنبال ارقام ندا و جلودار، ژنوتیپ 31 به ژنوتیپ ایده آل نزدیک تر از بقیه بود. محیط تنکابن 96 به عنوان مطلوبترین محیط شناخته شد.

    کلیدواژگان: اثر متقابل ژنوتیپ محیط، برنج موتانت، پایداری، GGE-biplot
  • الناز نوذری، رسول اصغری زکریا*، ناصر زارع صفحات 77-87
    به منظور بررسی تاثیر 17-β-استرادیول بر رشد گیاهچه، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و همچنین القای کالوس از ریزنمونه برگ گیاه بابونه آلمانی (Matricaria chamomilla L.)، آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی با سه تکرار با استفاده از محیط کشت MS حاوی غلظت های مختلف 17-β-استرادیول (0، 0.01، 0.1، 1، و 10 میلی گرم در لیتر) به تنهایی یا در ترکیب با 3 میلی گرم در لیتر بنزیل آمینوپورین (BAP)  به علاوه صفر یا 1.5 میلی گرم در لیتر 1-نفتالین استیک اسید (NAA) انجام شد. نتایج نشان داد که 17-β-استرادیول در 0.01 و 0.1 میلی گرم در لیتر، به ترتیب طول و وزن ریشه و اندام هوایی را افزایش داد و در غلظت زیاد (10 میلی گرم در لیتر) باعث افزایش فعالیت پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز در گیاهچه های بابونه آلمانی شد. همچنین، القای کالوس پس از یک تا دو هفته در تمام محیط ها مشاهده شد، ولی رشد آن بسته به وجود یا عدم وجود تنظیم کننده های رشد گیاهی و غلظت های مختلف 17-β-استرادیول متفاوت بود. حداکثر وزن کالوس در 0.01 میلی گرم در لیتر 17-β-استرادیول با حدود سه برابر افزایش در مقایسه با شاهد (MS بدون 17-β-استرادیول) به دست آمد. می توان گفت که 17-β-استرادیول در غلظت های پایین تر (0.01 میلی گرم در لیتر) می تواند به طور قابل توجهی رشد کالوس را در حضور تنظیم کننده های رشد گیاه مانند NAA و BAP بهبود بخشد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که می توان از هورمون استروییدی 17-β-استرادیول برای بهینه سازی رشد سلول های بابونه آلمان در شرایط درون شیشه ای استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آنزیم های آنتی اکسیدان، القای کالوس، کشت درون شیشه ای، هورمون استروئیدی
  • هما زلقی، سید ابوالقاسم محمدی*، محمد مقدم، بهزاد صادق زاده صفحات 89-98
    نشانگرهای SSR نشانگرهای هم بارز مبتنی بر  PCR هستند که به دلیل ماهیت چندآللی و فراوانی بالای آللی، دارای چندشکلی بالا و حاوی اطلاعات زیادی می باشند و بنابراین کاربرد فروانی در میان نشانگرهای مولکولی دارند. در عین حال، توسعه نشانگرهای SSR بسیار پرهزینه و زمان بر می باشد. انتقال پذیری بین گونه ای نشانگرهای  SSRامکان استفاده از نشانگرهای SSR طراحی شده برای یک گونه را در گونه های نزدیک فراهم می کند و بنابراین فراوانی استفاده از نشانگرهایی را که قبلا طراحی شده اند، افزایش می دهد. در این مطالعه انتقال پذیری و چندشکلی 169 نشانگر SSR که برای گندم (Triticum aestivum L.) طراحی شده بودند، در 40 ژنوتیپ جو (Hordeum vulgare L.)  بررسی شد. از 169 نشانگر، 59 (30.1%) آغازگر انتقال پذیری نشان دادند که از این 59 جفت آغازگر، 21 جفت چندشکل بودند (با متوسط ارزش PIC 0.19 تا 0.68). تعداد الل مشاهده شده در هر جایگاه بین 1 تا 7 الل و با متوسط 3.57 متغیر بود. تجزیه خوشه ای با استفاده از الگوریتم Minimum Evaluation و ضریب فاصله Number of Difference ژنوتیپ ها را در 5 گروه مجزا قرار داد.
    کلیدواژگان: انتقال پذیری، جو، گندم، SSR
  • محمدرضا شیری * صفحات 99-107

    تعیین گروه هتروتیک لاین های ذرت کمک زیادی به افزایش کارآیی برنامه های اصلاح ذرت مبتنی بر تولید هیبرید کرده است. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف مقایسه کارآیی برنامه اصلاح ذرت با سیستم سه گروه-هتروتیکی (TriHG) شامل گروه های هتروتیک Lancaster Sure Crop (LSC)، Reid Yellow Dent (RYD) و CIMMYT و سیستم دو گروه-هتروتیکی سنتی (DiHG) شامل گروه های هتروتیک RYD وLSC، انجام گرفت. برای دستیابی به این هدف، بازده خصوصی برنامه اصلاحی (SBE) و بازده عمومی برنامه اصلاحی(GBE) برای عملکرد دانه برآورد شدند. هفت لاین سازگار با منشاء نواحی گرمسیری و نیمه گرمسیری با چهار تستر در قالب طرح تلاقی لاین × تستر تلاقی داده شدند. سیستم TriHG در مقایسه با سیستمDiHG  بازده خصوصی برنامه اصلاحی را بدون کاهش محسوس در بازده عمومی، 28 درصد افزایش داد. به نظر می رسد که در برنامه اصلاح ذرت مبتنی بر تولید هیبرید، استفاده از سه تستر با یک تستر از هر یک از گروه های هتروتیک RYD، LSC وCIMMYT  در مناطق معتدل کارآمدتر از سیستم DiHG باشد. لذا توصیه می گردد جهت افزایش کارآیی برنامه های اصلاح ذرت در کشور، از سیستم TriHG استفاده شود.

    کلیدواژگان: الگوی هتروتیکی، گروه هتروتیکی، لاین × تستر، DiHGY، TriHG
  • بهروز واعظی، حمید حاتمی ملکی *، علی احمدی، اصغر مهربان، رحمت الله محمدی، زینب سبزی، ناصر صباغ نیا صفحات 109-119

    شناسایی مطلوبترین رقم های پرمحصول با عملکرد پایدار معمولا از طریق تجزیه اثر متقابل ژنوتیپ × محیط انجام می گیرد. در این پژوهش پایداری عملکرد 16 لاین جو به همراه دو رقم شاهد در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در طی سه سال و پنج مکان به صورت آزمایش های چند-محیطی مطالعه شد. داده ها با استفاده از روش GGE-biplot (اثر اصلی ژنوتیپ + اثر متقابل ژنوتیپ و محیط) تجزیه و تحلیل شدند. نتایج نشان داد که دو مولفه اول تجزیه به مولفه های اصلی 81، 78 و 71 درصد از تغییرات مجموع مربعات GGE را به ترتیب در سال های زراعی 1396، 1397 و 1398 توجیه نمودند. بر اساس محور محیط متوسط، ژنوتیپ های G2، G13 و G18 به عنوان بهترین ژنوتیپ ها از نظر عملکرد در سال های 1397 و 1396 منظور شدند. در حالی که G2، G14 و G7 پرمحصولترین ژنوتیپ ها در سال 1398 بودند. زمانی که هر دو مقوله عملکرد و پایداری به طور هم زمان لحاظ شدند، ژنوتیپ های G2 و G13 در سال 1396 و ژنوتیپ های G2، G8 و G13 در سال 1397 به موقعیت ژنوتیپ ایده آل نزدیک بودند. در سال 1398 ژنوتیپ های G2، G7 و G14 از نظر عملکرد و پایداری در حد مطلوبی بودند. در الگوی چی؟ برتر؟ کجا؟ 5 مکان مربوط به سال 1396 در 4 بخش مختلف قرار گرفتند و ژنوتیپ های راس برتر شامل G2، G5، G14 و G13 بودند. در سال 1397، 5 مکان در 3 بخش مختلف واقع شدند و ژنوتیپ های راس برتر پرمحصول شامل G2، G4 و G14 بودند. در حالی که در سال 1398 مکان ها در 4 بخش قرار گرفتند و ژنوتیپ های G2، G7، G10 و G13 به عنوان ژنوتیپ های مطلوب شناسایی شدند. در عین حال، الگوی چی؟ برتر؟ کجا؟ بر اساس میانگین ژنوتیپ ها در سه سال برای 5 مکان نیز ترسیم شد و نتایج شش ابرمحیط را آشکارکرد که با کمی اغماض در مجموع می توان یک ابرمحیط را در نظر گرفت و ژنوتیپ G2 (رقم شاخد خرم) بهترین ژنوتیپ در مجموعه این محیط ها بود.

    کلیدواژگان: آزمایش های چند-محیطی، تجزیه به مقادیر منفرد، جو، عملکرد دانه، GGE biplot
  • ساقی کیقبادی *، رضا فتئحی قزوینی، یحیی تاج ور، عاطفه صبوری صفحات 121-132

    خشکی یکی از مهمترین تنش های محیطی است که انواع گیاهان از جمله گیاهان زینتی را تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از روش های مفید برای کاهش اثر تنش خشکی، غربالگری و تولید واریته های مقاوم به خشکی است. در این مطالعه پژوهشی به‌ صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 11 ژنوتیپ رونده ارس، در دو سطح آبیاری (آبیاری نرمال و تنش خشکی برای چهار هفته) از نظر صفات رشدی و بیوشیمیایی انجام شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی تاثیر منفی قابل توجهی بر ویژگی های رشد مورد ارزیابی دارد. ژنوتیپ های G3 و G8 دارای بیشترین وزن تر ریشه و وزن خشک ریشه در دو شرایط عادی و تنش کمبود آب بودند. G3 بیشترین حجم ریشه را در شرایط آبیاری نرمال نشان داد ولی در تنش خشکی بیشترین حجم ریشه متعلق به G1 و G8 بود. در شرایط تنش خشکی، وزن تر و خشک برگ G9 ، G8 ، G6 ، G4 ، G3 و G11 بیشتر از سایر ژنوتیپ ها بود. وزن تر ساقه G3 و G11 و وزن خشک ساقه G11 و G8 به هنگام اعمال تنش کمبود آب، دارای مقادیر بالاتری در مقایسه با سایر ژنوتیپ ها بود. قطر ساقه تحت تاثیر منفی تنش خشکی قرار گرفت ولی ژنوتیپ های G2، G3، G4، G8، G9 G11 به طور نسبی بیشترین مقدار را در بین ژنوتیپ ها داشتند. محتوای نسبی آب در گیاهان تحت تنش کم آبی کاهش یافت. با وجود این، کاهش این صفت در G3 ، G5 و G6 کمتر از بقیه ژنوتیپ ها بود. در میان ژنوتیپ ها، G5 و G3 بیشترین فعالیت آنتی اکسیدانی را تحت تنش کمبود آب نشان دادند. ژنوتیپ های G1 ، G6 ، G7 و G8 نیز در شرایط تنش خشکی افزایش قابل توجهی در فعالیت آنتی اکسیدانی داشتند. در شرایط تنش خشکی، بیشترین افزایش محتوای پرولین متعلق به G3 و پس از آن G5 ، G6 و G7 بود و ژنوتیپ های G5 ، G6 ، G10 و G8 از بیشترین مقدار قندهای محلول برخوردار شدند. به طور کلی، G3 (Juniperus chinensis var. Sargentii) و G8 (Juniperus chinensis ‘Kallayʼs Compact’) عمدتا عملکرد بهتری را تحت تنش خشکی نشان دادند که می توان آن ها را به عنوان ژنوتیپ های مقاوم به خشکی برای استفاده در برنامه های اصلاح نبات برای توسعه پایدار فضای سبز شهری در مناطق خشک و نیمه خشک در نظر گرفت. اگرچه G5 (Juniperus procumbens ‘Nana’) در این آزمایش در شرایط تنش خشکی زیست توده پایینی داشت، ولی فعالیت آنتی اکسیدانی و محتوای پرولین و قندهای محلول بالایی را نشان داد. بنابراین، تحقیقات بیشتری، به ویژه در شرایط تنش خشکی شدیدتر، مورد نیاز است تا علت پاسخ برجسته آن به تنش خشکی از نظر فعالیت آنتی اکسیدانی و محتوای پرولین و قندهای محلول روشن شود.

    کلیدواژگان: ارس، تنش خشکی، صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی، فعالیت آنتی اکسیدانی
|
  • Shima Abbasi Karin, Ghasem Karimzadeh *, Mitra Mohammadi Bazargani, Ali Mokhtassi Bidgoli Pages 1-12

    Leaf area (LA) is one of valuable parameters in plant physiological studies. Therefore, the use of a non-destructive, accurate and simple model to estimate LA is very important. This research aimed to develop a non-destructive model to estimate LA accurately in Epilobium species. To estimate LA, leaf length (L) and leaf width (W) of five Epilobium species were determined. Moreover, the actual leaf area, using leaf area meter was measured. Regression analysis of LA versus L, W and LW revealed several models to predict LA in Epilobium species. Out of the models, the best fitted and validated model which is recommended to estimate LA accurately in each species, was quadratic model based on two dimensions (L and W), including the E. algidum (LA = 0.1264 + 0.6562 (L×W) + 0.0366 (L×W)2), E. parviflorum (LA = – 3.144 + 1.323 (L×W) – 0.030 (L×W)2(, E. sp. (LA = 0.4236 + 0.3033 (L×W) + 0.1368 (L×W)2), E. hirsutum (LA= 2.2417 + 0.2202 (L×W) + 0.0029 (L×W)2), and E. frigidum (LA = 0.2119 + 0.4162 (L×W) + 0.1191 (L×W)2), all with R2 ≥ 0.80.

    Keywords: Epilobium, Leaf Area, Leaf length, Leaf width, Non-destructive, Quadratic regression model
  • Fatemeh Nasibi, Mansooreh Khodashenas *, Mehdi Hatefi Pages 13-26

    Lead (Pb) stress adversely affects plant nutrient homeostasis and metabolism when present at an elevated concentrations in the surrounding media. In this research, the effects of 1mM Pb(NO3)2 on 14-day-old Carthamus tinctorius seedlings pretreated with arginine (Arg) as nitric oxide (NO) precursor, methylene blue (MB), a nitric oxide scavenger and Nω-nitro-L-Arg-methyl ester (LNAME) and a nitric oxide biosynthetic inhibitor, were investigated in the greenhouse of the Department of Biology, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran. Pb exposure caused oxidative stress, reduced root and shoot growth and elevated malondialdehyde (MDA) content of the seedlings. Pb stress also increased the ascorbate peroxidase activity while decreasing the activity of the catalase (CAT) enzyme. Arg pretreatment decreased the harmful effects of Pb stress by increasing the root and shoot length and reducing the MDA content. Additionally, Pb-induced reduction of CAT enzyme activity in roots was reversed by the Arg pretreatment of the plants. In many characteristics which we measured, the effects of Arg pretreatment on alleviation of Pb-induced oxidative stress were reversed by LNAME and methylene blue pretreatments. Therefore, it seems that Arg induces a positive effect through NO production. Data showed that in the presence of Arg, the uptake and translocation of Pb declined and the application of Arg with LNAME or MB reversed these positive effects of Arg.  It seems that Arg can alleviate lead toxicity in plants through the prevention of Pb uptake and promoting the direct scavenging of reactive oxygen species or activating antioxidant enzymes. Also, results from the use of LNAME and MB indicated that the positive effect of Arg is probably related to its role in NO production.

    Keywords: Antioxidant enzymes, Heavy metals, Methylene blue, Nitric oxide, Safflower, Translocation factor
  • Zahra Karimi, Jalil Khara, Ghader Habibi * Pages 27-43
    We examined the combined effects of hydrogen peroxide (H2O2) and nitric oxide (NO) on the responses of oilseed rape(Brassica napus L.) plants to salt stress under acclimated and non-acclimated conditions. The results of the shoot and root dry weight traits together with the measurement of malondialdehyde (MDA) indicated that salt acclimation with a low concentration of NaCl (50 mM) could not alleviate the inhibitory effect of high salinity (200 mM NaCl). Under acclimated conditions, seed priming with H2O2 or NO resulted in effective protection against salt stress, however, maximum amelioration of salt stress was found by the combined treatments of H2O2 + NO. Interestingly, in the salt-exposed non-acclimated plants, only seed priming with H2O2 + NO was effective in improving salt tolerance. Pretreatment with H2O2 + NO tended to limit Na translocation into photosynthetic organs to prevent salt damages. Additionally, a large increase in salicylic acid contentwas correlated with phenylalanine ammonia lyase activation and flavonoid biosynthesis was observed when oilseed rape plants exposed to salinity in the presence of H2O2+NO. Interestingly, in this study, endogenous NO content of H2O2–primed plants exhibited a significant increase under non-saline conditions, indicating that H2O2 influences NO accumulation. In addition, oilseed rape plants primed with H2O2 + NO exhibited lower MDA and H2O2 content, contributing to the better induction of antioxidative enzyme activities. Higher levels of antioxidant enzyme activities maintained the integrity of cell membranes, resulting in better plant growth under salt stress. Taken together, our results revealed that oilseed rape plants pretreated with H2O2 + NO exhibited more effective tolerance to salt stress than plants that were pretreated with H2O2 or NO alone.
    Keywords: Combined priming, Flavonoid, Ion homeostasis, Nitric oxide, Oilseed Rape, Salicylic acid, salinity
  • Seyed Afshin Hosseini Boldaji *, Babak Babakhani, Reza Hassan Sajedi, Mahdieh Houshani Pages 45-58

    Biochemical and physiological responses of alfalfa under salinity stress were comparatively studied in a factorial experiment based on randomized complete block design by using Yazdi as the tolerant and Diabolourde as the sensitive ecotypes. Salt levels of 100, 150 and 200 mM were prepared by adding sodium chloride to the Hoagland half-strength culture medium. Total phenolics content, polyphenol oxidase (PPO), β-glucosidase and antiradical activities of leave′s extract, stomata properties and chlorophyll fluorescence parameters of the leaves including Fv/Fm and Fv/Fo were measured in response to salinity stress. Stomata characters were reduced in both ecotypes but chlorophyll fluorescence parameters only declined in Diabolourde but not in the Yazdi ecotype.  The PPO and β-glucosidase activities increased in both ecotypes. The phenolics content and antiradical activities increased in the Yazdi ecotype at all salt levels but those of Diabolurde increased only at the higher salinity levels. Our observations indicated that the Yazdi ecotype manipulated biochemical and physiological responses more efficiently to alleviate the reduction of growth parameters under salinity.

    Keywords: Alfalfa, β-glucosidase, Polyphenol oxidase, Stomata properties, Total phenolics
  • Elnaz Ramzi, Ali Asghari *, Omid Sofalian, Asghar Mehraban, Asghar Ebadi Pages 59-68
    Analysis of the structure of genotype by environment (GE) interaction is essential in crop stability programs. To study the effects of GE interaction on the seed yield and identify stable genotypes of barley for warm and humid regions, 16 barley genotypes with two check cultivars were assayed in a randomized complete block design with four replications in Gachsaran, Moghan, Khorramabad and Gonbad regions for three years (2017-2019). Combined analysis of variance for yield data of 12 environments (year/location combined) showed significant differences among environments and genotypes and significant GE interaction. The GE interaction was examined using principal coordinates analysis (PCoA). Based on the deviation from the grand mean, 12 environments were divided into two main groups: five environments with higher mean yield and seven environments with lower mean yield. The most stable genotypes based on the minimum spanning tree and distance from the center of plots were G13 (2.43 kg/ha), G2 (2.38 kg/ha), G14 (2.29 kg/ha), which could be recommended for environments with a yield lower than the average mean of all studied environments. The results of the PCoA showed that the genotype G18 (2.32 kg/ha) was also located five times in the vertex positions of high cycles and so it can be recommended for favorable or high yielding environments.
    Keywords: Barley promising genotypes, GE interaction, Principal coordinates analysis, Stability
  • Gholamreza Cheloei, GholamAli Ranjbar *, Nadali Babaeian Jelodar, Nadali Bagheri, Mohammadzaman Nouri Pages 69-76

    The existence of genotype × environment interaction complicates the evaluation of cultivar performance and reduces gain to selection. One of the multivariate methods for interpreting genotype by environment interaction is GGE-Biplot, in which the main effect of genotype and genotype by environment interaction are investigated simultaneously. In this study, 13 mutant genotypes of rice along with three check cultivars Tarrom-Mahalli, Tarrom-Jelodar and Neda were evaluated for grain yield stability in the two locations of Sari and Tonekabon during the years 2016 and 2017 using randomized complete block design with three replications within each environment. The results of GGE-biplot analysis showed that the two first components explained 92.52% of the total yield variation. According to the polygon view, all four environments of the experiment were located in the place that the Neda cultivar was at the top. Genotypes 33, 30, 26, 31 were highly stable genotypes and genotypes 18, 16 and 25 were highly unstable. In this study, we found only one mega-environment. Also following Neda and Jelodar cultivars, genotype 31 was closest to the ideal genotype. Ton 95 was the most desirable environment.

    Keywords: Genotype by environment interaction, GGE-biplot, Mutant rice, Stability
  • Elnaz Nozari, Rasool Asghari Zakaria *, Nasser Zare Pages 77-87
    To study the effect of 17β-estradiol on seedling growth, antioxidant enzyme activity and also, on callus induction from leaf explants of German Chamomile (Matricaria chamomilla L.), an experiment was conducted as a completely randomized design with three replications using MS medium containing different concentrations of 17β-estradiol (0, 0.01, 0.1, 1 and 10 mg/l) alone or in combination with 3 mg/l Benzylaminopurine (BAP) + 0 or 1.5 mg/l 1-naphthalene acetic acid (NAA). The results showed that 17β-estradiol at 0.01 and 0.1 mg/l increased root and shoot length and weight, respectively and at high concentration (10 mg/l) increased peroxidase, polyphenol oxidase and catalase activity of German chamomile seedlings. Also, the callus induction was observed after one to two weeks in all media, but the growth varied depending on the presence or absence of plant growth regulators and different concentrations of 17β-estradiol. Maximum callus weight was obtained in 0.01 mg/l of 17β-estradiol with about three-fold increase in comparison with the control (MS without17β-estradiol). This indicates that the 17-beta-estradiol at lower concentrations (0.01 mg/l) can significantly improve callus growth in the presence of plant growth regulators such as NAA and BAP. The results of this study indicate that using steroidal hormone 17β-estradiol can be used to optimize German chamomile cell growth under in vitro conditions.
    Keywords: Antioxidant enzymes, Callus induction, In vitro culture, Steroid hormone
  • Homa Zallaghi, Seyed Abolghasem Mohammadi *, Mohammad Moghaddam, Behzad Sadeghzadeh Pages 89-98
    Simple sequence repeat (SSR) markers are simple PCR-based co-dominant markers, which are highly polymorphic and informative due to the number and frequency of alleles, and thus they are most utilized among the molecular markers. However, the development of SSR markers is costly and time-consuming. Cross-species transferability of SSRs allows the SSRs isolated from one species to apply on a closely related species, which increases the utility of previously isolated SSRs. This study demonstrated the cross-species transferability of 196 SSR primer pairs of wheat in genetic diversity analysis of 40 varieties of barley (Hordeum vulgare L.). Of the 196 SSR primer pairs assayed, 59 (30.1%) showed transferability. Of the 59 primer pairs, 21 pairs were polymorphic with the polymorphism information content ranging from 0.19 to 0.70. The number of alleles detected at each locus ranged from one to seven with an average of 3.57. Cluster analysis using the Minimum Evolution algorithm and the coefficient of Number of Differences assigned the genotypes into five groups.
    Keywords: Barley, SSR, Transferability, Wheat
  • Mohammadreza Shiri * Pages 99-107

    Increasing the efficiency of the hybrid-based maize breeding program has highly contributed to the heterotic group classification. The present study was aimed to compare the breeding efficiency of the three heterotic-group (TriHG) classification [Lancaster Sure Crop (LSC), Reid Yellow Dent (RYD), CIMMYT] system and usual two heterotic-group (DiHG) classification (RYD, LSC) system. To accomplish this, specific breeding efficiency (SBE) and general breeding efficiency (GBE) were estimated for the grain yield. The mating design was a line × tester scheme in which seven adapted tropical and subtropical lines were crossed to four testers. GBE increased by 128% in the TriHG classification system as compared to the DiHG system while no significant loss was observed in SBE. It seems that the TriHG system was advantageous over the DiHG system by improving the maize breeding efficiency. Therefore, using one tester from each of the three heterotic groups (RYD, LSC, CIMMYT) could be more efficient in hybrid-based maize breeding programs in temperate regions, including Iran.

    Keywords: DiHG, Heterotic group, Heterotic pattern, Line × tester, TriHG
  • Behrouz Vaezi, Hamid Hatami Maleki*, Ali Ahmadi, Asghar Mehraban, Rahmatollah Mohammadi, Zeinab Sabzi, Naser Sabaghnia Pages 109-119

    The identification of the most favorable cultivar(s) with high yield and stable performance is usually done based on the analysis of the genotype × environment (GE) interaction. The yield stability of 16 barley lines with two check varieties was studied in a randomized complete block design with four replications across three years at five locations in a multi-environment trial layout. The dataset was analyzed with a GGE (genotype main effect (G) + GE interaction) biplot method. Results indicated that the first two principal components (PCs) explained 81, 78 and 71% of the GGE sum of squares for 2017, 2018 and 2019 growing seasons, respectively. According to the average environment coordinate abscissa, G2, G13 and G18 were the best genotypes in terms of grain yield in years 2017 and 2018 while genotypes G2, G7 and G14 were the highest yielding genotypes in 2019. When both yield performance and stability were considered simultaneously, the G2 and G13 genotypes in 2017 and G2, G8 and G13 in 2018, were closer to the ideal genotype. In 2019, G2, G7 and G14 were the best in terms of grain yield and stability. In the "which-won-where pattern", the five locations in 2017 fell into four sectors with different winning genotypes as G2, G5, G14 and G13. In 2018, the five locations fell into three sectors in which G2, G4 and G17 were the highest yielding genotypes while in 2019, locations were positioned in four sectors and G2, G7, G10 and G13 were chosen as the winning genotypes. However, for practical use of the “which-won-where” pattern, the mean performance of genotypes over three years in the five test locations was taken into account. Although the results revealed six mega-environments, by neglecting small differences, we can assume only one mega-environment in which G2 (the check variety Khorram) was the best performing genotype.

    Keywords: Barley, GGE biplot, Grain yield, Multi-environment trials, Singular value decomposition
  • Saghi Keyghobadi*, Reza Fotouhi Ghazvini, Yahya Tajvar, Atefeh Sabouri Pages 121-132

    Drought is one of the most prevalent and critical environmental stresses affecting a variety of plants, particularly ornamental plants. One of the useful methods to alleviate the effect of drought stress is to screen for and develop drought-tolerant varieties. In this study, a factorial experiment based on the completely randomized design was conducted to investigate the responses of 11 genotypes from different Juniperus species at two irrigation regimes (normal, drought: not irrigated for a four-week period) in terms of growth and biochemical characters.Drought stress had a significant negative impact on the assessed growth characters. The G3 and G8 genotypes had the highest root fresh weight and root dry weight at both normal and water-deficit stress conditions. G3 showed the highest root volume at normal conditions but at the drought stress, the highest root volume belonged to G1 and G8. At drought stress conditions, the leaf fresh weight and dry weight of G9, G8, G6, G4, G3 and G11 were higher than other genotypes. The stem fresh weight of G3 and G11 and the stem dry weight of G11 and G8 manifested higher values than other genotypes when water deficit stress was imposed. Stem diameter decreased in the seedlings at the drought stress, however, G2, G3, G4, G8, G9 and G11 had higher values than others at stress conditions. The relative water content decreased in the plants under stress, however, the reduction in G3, G5 and G6 were smaller than the rest of the genotypes. Among the genotypes, G5 and G3 showed the highest antioxidant activity under water-deficit stress. The genotypes G1, G6, G7 and G8 had also a notable increase in the antioxidant activity at drought stress conditions. Under drought stress, the highest increase in the proline content belonged to G3 followed by G5, G6 and G7 and the G5, G6, G10 and G8 genotypes had the highest amount of soluble sugars. In conclusion, G3 (Juniperus chinensis var. Sargentii) and G8 (Juniperus chinensis ‘Kallayʼs Compact’) showed mainly better performance under drought stress, which can be suggested as candidate drought-tolerant genotypes to be used in breeding programs for the sustainable development of urban landscape in arid and semi-arid areas. Although G5 (Juniperus procumbens ‘Nana’) had low biomass in this experiment, it showed high antioxidant activity, proline and soluble sugars at the drought stress conditions. Therefore, further investigation is needed, especially at more severe drought stress conditions, to elucidate its outstanding response to drought stress in terms of antioxidant activity and proline and soluble sugars content.

    Keywords: Antioxidant activity, Drought stress, Juniperus, Morphological, physiological characters