Nasr Esfahani, M., Mostajeran, A. (2014). Evaluation of symbiotic effects of different strains of Mesorhizobium cicer on drought stress tolerance of chickpea cultivars (Cicer arietinum L.). , 27(103), 123-131. doi: 10.22092/aj.2014.101213
M. Nasr Esfahani; A. Mostajeran. "Evaluation of symbiotic effects of different strains of Mesorhizobium cicer on drought stress tolerance of chickpea cultivars (Cicer arietinum L.)". , 27, 103, 2014, 123-131. doi: 10.22092/aj.2014.101213
Nasr Esfahani, M., Mostajeran, A. (2014). 'Evaluation of symbiotic effects of different strains of Mesorhizobium cicer on drought stress tolerance of chickpea cultivars (Cicer arietinum L.)', , 27(103), pp. 123-131. doi: 10.22092/aj.2014.101213
Nasr Esfahani, M., Mostajeran, A. Evaluation of symbiotic effects of different strains of Mesorhizobium cicer on drought stress tolerance of chickpea cultivars (Cicer arietinum L.). , 2014; 27(103): 123-131. doi: 10.22092/aj.2014.101213

Evaluation of symbiotic effects of different strains of Mesorhizobium cicer on drought stress tolerance of chickpea cultivars (Cicer arietinum L.)

پژوهش های کاربردی زراعی
Article 15, Volume 27, Issue 103, June 2014, Pages 123-131    PDF (1009.02 K)
DOI: 10.22092/aj.2014.101213
Authors
M. Nasr Esfahani* 1; A. Mostajeran2
1Assistant Professor of Lorestan University
2Professor of Isfahan University
Abstract
A factorial experiment based on completely randomized design with three replications was carried out in order to study the effect of different strains of Mesorhizobium ciceri on chickpea tolerance under drought stress. In the first step of experiment, five native cultivars of chickpea (bivanij, arman, greet, jam and hashem) were inoculated with eight native (C-15, C-22, SWRI7, SWRI9 and SWRI4) and non-native (CP-31, CP-36 and IC-59) strains of M. ciceri. Growth traits (nodule number, dry weight of nodules, shoot and root) were measured four weeks after inoculation. The results showed that symbiosis of bivanij cultivar with considered Rhizobium strains is the most effective symbiosis according to the evaluated growth indicators.
In the next stage of experiment, different strains of M. ciceri were inoculated with bivanij cultivar and drought stress was imposed by using PEG6000 (Ѱπ=-0.3) on four- week-old plants for 15 days. Results showed that growth traits such as nodule and shoot dry weight of chickpea plants inoculated with C-15 strain had lower reduction than those inoculated with other strains at stress conditions. Thus it can be concluded that the selection of effective strains could lead to the enhancement of chickpea production. Moreover, the tolerance of chickpea plants to drought stress could be enhanced by selection of effective strains.
Keywords
تیوسولفات آمونیوم
Full Text

 

مقدمه

تثبیت بیولوژیکی نیتروژن یک روش بسیار مناسب برای فراهم کردن نیاز نیتروژنی لگوم هایی است که از نظر تولید مواد غذایی و توسعه مراتع دارای اهمیت هستند. پتانسیل تولید محصول در لگوم ها به نوع رقم، سویه ریزوبیوم و تاثیر متقابل بین رقم و سویه همزیست با آن بستگی دارد که هر دو عامل از طریق بهبود فرایند تثبیت نیتروژن و عملکرد همزیستی، میزان تولید محصول لگوم ها را افزایش می‌دهند. تنوع در عملکرد سیستم های همزیست به واسطه نوع سویه ریزوبیوم مورد استفاده و همچنین رقم لگوم در چندین مطالعه تایید شده است (23). به این ترتیب با انتخاب رقم های مناسب لگوم و سویه های مطلوب ریزوبیوم می توان از طریق افزایش تثبیت نیتروژن، تولید محصول را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد. اخیرا در چندین کشور نظیر تونس اثرات مثبت سویه های مختلف ریزوبیوم در جهت بالا بردن تولید محصولات در همزیستی نخود- ریزوبیوم مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت سویه ریزوبیوم در بهبود پتانسیل محصولات از طریق فرایند تثبیت نیتروژن پیشنهاد شده است (24). نقش سویه ریزوبیوم و نوع رقم گیاه میزبان در بهبود عملکرد همزیستی در مورد سایر لگوم ها نظیر نخود فرنگی (7) و Lupinus (18) نیز گزارش شده است.

خشکی یکی از مهمترین تنش های محیطی است که منجر به کاهش تولید محصولات زراعی در اکثر نقاط جهان به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک می شود. حدود 60 درصد کشت لگوم در جهان تحت شرایط کم آبی صورت می گیرد (8) و لذا کم آبی یکی از مهمترین تنش های محیطی است که با تاثیر روی همزیستی لگوم-ریزوبیوم و قدرت تثبیت نیتروژن سبب کاهش تولید محصول در لگوم ها می‌شود. تنش خشکی با تاثیر روی استقرار ریزوبیوم ها در ریزوسفر و همچنین مراحل آلودگی لگوم توسط ریزوبیوم باعث عدم موفقیت تشکیل همزیستی بین لگوم- ریزوبیوم می شود (1). از طرف دیگر تنش خشکی فرآیند تثبیت نیتروژن در لگوم ها را تحت تاثیر قرار می دهد. چندین فرضیه برای تفسیر تاثیر منفی تنش خشکی روی تثبیت نیتروژن پیشنهاد شده است مانند کاهش در میزان ترکیبات فتوسنتزی گرهک، کاهش قابلیت دسترسی باکتروئید به سوبستراهای تنفسی و تغییرات در سد انتشار اکسیژن (22 ). در چندین تحقیق اهمیت انتخاب سویه ریزوبیوم موثر و رقم مناسب گیاه میزبان که می تواند از طریق بهبود تثبیت نیتروژن و احتمالا افزایش سطح تحمل همزیستی به شرایط تنش به افزایش بهر ه وری در بخش کشاورزی کمک کند بیان شده است (6). در مطالعه ای همزیستی بین سویه های مختلفMesorhizobium ciceri  (835 و CMG6)، meditrraneum Mesorhizobium (C11، 48.2 و (CTM226 و Sinorhizobium meliloti(SMCP) با رقم های مختلف نخود تحت شرایط تنش اسمزی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که تحمل به تنش اسمزی در همزیستی رقم های مختلف نخود با سویه های M .ciceri(835 و CMG6) و M. meditrraneum (C11) در مقایسه با سایر سویه های بررسی شده بالاتر است (13). چندین تحقیق در زمینه نقش سویه ریزوبیوم و رقم لگوم مناسب در بالابردن تحمل عملکرد همزیستی به شرایط تنش شوری و افزایش تولید محصول انجام شده است که مشارکت سویه ریزوبیوم و رقم لگوم را در تنوع پاسخ همزیستی به شرایط تنش تایید می‌کند (3).

64 درصد از سطح زیر کشت حبوبات در ایران مربوط به کشت نخود است که در بین محصولات از نظر سطح زیر کشت بعد از گندم و جو رتبه سوم را در کشور دارد و ایران به لحاظ سطح زیر کشت این لگوم، رتبه چهارم  را بعد از هند، ترکیه و پاکستان در دنیا به خود اختصاص داده است (21). نخود غالبا در شرایط دیم کشت می شود و عملکرد این محصول نسبت به میانگین عملکرد جهانی کشورهای تولید کننده نخود بسیار پایین (نصف میانگین جهانی) است که تنش خشکی یکی از عوامل مهم کاهش دهنده محصول در این گیاه است (20). در این تحقیق به منظور بررسی نقش سویه ریزوبیوم تلقیح شده با نخود در افزایش به تحمل خشکی، همزیستی بین رقم های مختلف نخود که در ایران کشت می شوند با سویه های مختلف Mesorhizobium ciceri مورد بررسی قرار گرفت تا اولا تاثیر رقم نخود و سویه ریزوبیوم تلقیح شده روی عملکرد گیاه تحت شرایط کنترل رشد ارزیابی شود و به دنبال آن بهترین رقم نخود در همزیستی با سویه های مختلف ریزوبیوم انتخاب شود و ثانیا تاثیر سویه ریزوبیوم در همزیستی با رقم نخود انتخاب شده برای افزایش تحمل به خشکی مورد بررسی قرار گیرد.

مواد و روش ها

در این تحقیق سویه های مختلف  Mesorhizobim ciceriشامل سویه‌های C-15، C-22، CP-36، IC-59، SWRI4، SWRI9 و SWRI7 از موسسه تحقیقات خاک و آب ایران و سویه CP-31 از مرکز بین المللی تحقیقات کشاورزی مناطق خشک1 (ICARDA) در سوریه تهیه گردید. به منظور تکثیر و نگهداری سویه های مختلف ریزوبیوم از محیط کشت YAM2 استفاده شد. برای تهیه سوسپانسیون ریزوبیومی به عنوان مایه تلقیح، قسمتی از کلنی رشد یافته روی محیط جامد به محیط YAM فاقد آگار منتقل گردید. بعد از 4 تا 5 روز، سلول های ریزوبیوم رشد یافته و به غلظت مورد نظر برای تلقیح یعنی غلظت 109 سلول در هر میلی لیتر رسیدند. برای تعیین غلظت مورد نظر سوسپانسیون باکتریایی از محلول مک فارلند استفاده و برای اطمینان از رشد باکتری تا غلظت مناسب جهت تلقیح، جذب سوسپانسیون ریزوبیومی در طول موج 600 نانومتر قرائت شد که حدود 669/0 بود.

آزمایش در دو مرحله انجام گرفت. در مرحله اول آزمایش، رقم های مختلف نخود شامل بیونیج، گریت، آرمان، هاشم و جم که از موسسه دیم کشور فراهم شده بود با سویه های مختلف ریزوبیوم تهیه شده تلقیح شدند و یک رقم نخود که با سویه های مختلف ریزوبیوم مورد بررسی بهترین همزیستی را از نظر صفات اندازه گیری شده (تعداد گرهک، وزن خشک ساقه ، ریشه و گرهک و وزن خشک کل گیاه) نشان داد انتخاب گردید . برای این منظور سطح خارجی رقم های مختلف بذر نخود با اتانل 80 درصد برای 30 ثانیه و هیپوکلریت سدیم 5 درصد برای 2 دقیقه ضدعفونی شدند و 10 مرتبه با آب مقطر استریل آب شویی گردیدند و در گلدان های پر شده با پرلیت کشت شدند. گلدان ها، روزانه با محلول غذایی فاقد نیتروژن آبیاری شدند.  برای آبیاری گلدان ها از محلول پیشنهاد شده توسط وادز و همکاران (24) استفاده شد. گیاهچه های 3 روزه با سوسپانسیون تهیه شده از سویه های مختلف ریزوبیوم به صورت مجزا تلقیح شدند. سوسپانسیون به پایه ساقه هر گیاهچه اضافه گردید و این کار در روز ششم (گیاهچه ها 6 روزه)  نیز تکرار گردید. گیاهان در شرایط محیطی کنترل شده با سیکل نوری16 ساعت روشنایی و  8  ساعت تاریکی در شدت نور 360 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه، با رژیم دمایی °C25 در روز و °C18 در شب و رطوبت نسبی  70% در طول دوره رشد نگهداری شدند و در  هفته چهارم کشت، برداشت شده و تعداد گرهک در هر گیاه شمارش گردید. سپس بخش های ساقه، ریشه و گرهک جدا شدند و برای اندازه گیری وزن خشک آنها به مدت 72 ساعت در آون در دمای 70 درجه سانتی گراد خشک شدند. وزن خشک نمونه ها اندازه گیری شد و بر مبنای صفات اندازه‌گیری شده، یک رقم نخود که بهترین همزیستی را با سویه های مختلف ریزوبیوم نشان داد انتخاب و برای انجام مرحله دوم آزمایش استفاده گردید.

در مرحله دوم آزمایش، رقم نخود انتخاب شده از مرحله اول آزمایش با سویه های مختلف ریزوبیوم تلقیح شده و به مدت 4 هفته در شرایط کنترل شده که در بالا اشاره شده نگهداری شدند. بعد از 4 هفته رشد گیاهان در شرایط کنترل شده، گیاهان به دو گروه تقسیم شدند: یک گروه از گیاهان برای مدت 15 روز با  محلول غذایی دارای پلی اتیلن گلیکول 6000 با پتانسیل اسمزی 3/0- مگاپاسگال (150 گرم PEG 6000 در لیتر محلول غذایی) (14) آبیاری شدند. گروه دوم با محلول غذایی فاقد پلی اتیلن گلیکول 6000 آبیاری شدند. در چندین گزارش بیان شده است که پتانسیل اسمزی 3/0- مگاپاسگال برای نشان دادن پاسخ های سیستم همزیستی لگوم – ریزوبیوم به عنوان تنش خشکی کافی است (6). بعد از 15 روز اعمال تنش خشکی گیاهان برداشت شدند و وزن خشک ساقه، ریشه و گرهک و همچنین تعداد گرهک در گیاهان اندازه گیری شد.

این آزمایش در آزمایشگاه تحقیقاتی گروه زیست شناسی دانشگاه اصفهان انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS 13.0 و مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح 5% (P ≤ 0.05) انجام گرفت.

نتایج

بر اساس نتایج جدول آنالیز واریانس 1، رقم های مختلف نخود و همچنین سویه های ریزوبیوم تلقیح شده روی صفات تعداد گرهک، وزن خشک کل گیاه و همچنین وزن خشک ساقه، ریشه و گرهک  تاثیر معنی داری (05/0< P) نشان دادند (جدول 1). همچنین، اثر متقابل بین رقم های نخود و سویه های ریزوبیوم تلقیح شده روی صفات مورد مطالعه نیز از نظر آماری معنی دار(05/0< P)  بود (جدول 1).

 مقایسه مقادیر میانگین وزن خشک ساقه، ریشه و گرهک در رقم های نخود تلقیح شده با سویه های مختلف ریزوبیوم نشان داد که این میانگین ها در 5 رقم  نخود مورد بررسی در سطح 5%  متفاوت است و بیشترین مقادیر میانگین های اندازه گیری شده در این شاخص ها در همزیستی بین رقم بیونیج با سویه های مختلف ریزوبیوم مشاهده شد(جدول 2). بعد از رقم بیونیج، رقم های گریت، آرمان، هاشم و جم به ترتیب با سویه های مورد مطالعه ریزوبیوم بیشترین مقادیر میانگین ها را در شاخص های اندازه گیری شده (وزن خشک ساقه، ریشه و گرهک) نشان دادند. نتایج جدول 2 همچنین نشان می دهد که میانگین وزن خشک کل گیاه در رقم های بیونیج، گریت، آرمان، جم و هاشم که با سویه های مختلف ریزوبیوم تلقیح شده اند به ترتیب 2728، 1824، 1556، 927 و 1011 میلی گرم در هر گیاه است که بر اساس این داده ها، بیونیج در همزیستی با سویه های مختلف ریزوبیوم بیشترین وزن خشک کل را در مقایسه با سایر  رقم های نخود مورد بررسی  نشان داد (جدول 2). گروه بندی ارقام مختلف نخود تلقیح شده با سویه های مختلف ریزوبیوم بر اساس تغییرات وزن خشک گیاه نیز انجام شد(شکل 1). دندروگرام حاصله نشان می دهد که سه خوشه اصلی در آن از هم قابل تفکیک می باشند. خوشه 1 شامل همزیستی رقم بیونیج با  هشت سویه  مختلف ریزوبیوم،  خوشه 2 شامل همزیستی رقم های گریت و آرمان با هشت سویه مختلف ریزوبیوم و خوشه 3 شامل رقم های هاشم و جم با هشت سویه مختلف ریزوبیوم است.

در بررسی تاثیر سویه های ریزوبیوم روی افزایش مقاومت گیاه نخود به تنش خشکی، رقم بیونیج تلقیح شده  با سویه های مختلف ریزوبیوم، تحت تنش تیمار خشکی قرار گرفتند و آنالیز واریانس تیمارها برای صفات های تعداد و وزن خشک گرهک و همچنین مقادیر وزن خشک ساقه، ریشه، و کل گیاه به صورت آزمایشات فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام گرفت (جدول 3).  بر اساس اطلاعات به دست آمده، نوع سویه ریزوبیوم تلقیح شده روی صفات بررسی شده تاثیر معنی دار (05/0>  (Pداشت. تاثیر تنش خشکی نیز روی وزن خشک کل گیاه، ساقه، ریشه و گرهک در سطح 5% معنی داری بود ولی روی تعداد گرهک تاثیر معنی داری نداشت که احتمالا می تواند به دلیل این باشدکه اعمال تنش خشکی در هفته چهارم رشد صورت گرفته است یعنی زمانی که تشکیل گرهک ها کامل شده است. تاثیر متقابل سویه ریزوبیوم و تنش خشکی روی شاخص های اندازه گیری شده  نظیر وزن خشک کل گیاه، ساقه و گرهک معنی دار  ولی روی شاخص های وزن خشک ریشه و تعداد گرهک معنی دار نبود. 

با اعمال تنش خشکی، میانگین های وزن خشک ساقه و گرهک در همزیست های تشکیل شده بین رقم بیونیج و سویه های ریزوبیوم مورد بررسی در مقایسه با مقادیر شاهدها کاهش معنی داری را نشان دادند (جدول 4) ولی میزان کاهش بسته به نوع سویه ریزوبیوم تلقیح شده متفاوت بود. در همزیستی رقم بیونیج با سویه C-15 وزن خشک ساقه و گرهک به ترتیب 35 و 51 درصد در مقایسه با شاهد کاهش نشان داد که این کاهش در مقایسه با سطح کاهش یافته این پارامترها در همزیستی بیونیج با سایر سویه های ریزوبیوم به طور معنی داری(05/0>  (P پایین تر بود. به این ترتیب در همزیستی بیونیج با سویه C-15 کمترین میزان کاهش در این دو پارامتر مشاهده شد (جدول 4). در مقابل، وزن خشک ساقه و گرهک در همزیستی این رقم با سویه های CP-31 و CP-36 به میزان بالاتری در مقایسه با سایر سویه های ریزوبیوم مورد بررسی کاهش نشان داد به طوری که در همزیستی با سویه CP-31، وزن خشک ساقه و گرهک تحت تنش خشکی به ترتیب 53 و 75 درصد و در همزیستی با سویه CP-36 به ترتیب 57 و 76 درصد کاهش نشان داد (جدول 4).

 تحت شرایط تنش خشکی، وزن خشک ریشه در همزیست های بررسی شده در مقایسه با میزان آن در همزیست شاهد به طور معنی دار کاهش نشان داد ولی میزان کاهش در همزیست های بررسی شده تقریبا یکسان بود (جدول 4). همچنین، بر اساس نتایج جدول آنالیز واریانس (جدول 3) اثر متقابل خشکی و سویه ریزوبیوم روی وزن خشک ریشه معنی دار نبود. میزان کاهش وزن خشک کل گیاهان تحت تنش خشکی، بسته به همزیستی رقم بیونیج با سویه ریزوبیوم متفاوت است (جدول 4). میزان وزن خشک کل گیاه در بیونیج تلقیح شده با سویه های IC-59،  CP-31، CP-36، C-22، C-15، SWRI7، SWRI9 و SWRI4 تحت تنش خشکی به ترتیب 41، 50، 52، 45،37، 42، 43،40 درصد کاهش نشان داد که بر اساس این نتایج کمترین کاهش در وزن خشک کل گیاه تحت تنش خشکی مربوط به همزیستی با سویه C-15 و بیشترین کاهش در همزیستی با سویه های CP-31 و CP-36 مشاهده شد.

بحث

لگوم ها برای تامین بخش زیادی از نیازهای نیتروژن خود به منظور رشد مطلوب و تولید وزن خشک کافی به ایجاد رابطه همزیستی با سویه باکتریایی مناسب نیاز دارند و به این ترتیب موفقیت این محصول به همزیستی مناسب با باکتری های تثبیت کننده نیتروژن وابسته است. تنوع در میزان تثبیت نیتروژن توسط رقم های مختلف گونه لگوم به اختلافات در عملکرد همزیستی سویه های مختلف ریزوبیوم مربوط می شود. از طرف دیگر نوع رقم لگوم در همزیستی با سویه ریزوبیوم نیز نقش مهمی در عملکرد همزیستی دارد و به این ترتیب انتخاب رقم و سویه ریزوبیوم مناسب برای ایجاد یک رابطه همزیستی کارآمد به عنوان یک روش مهم برای بالا بردن تثبیت نیتروژن پیشنهاد شده است (12). بر اساس نتایج این تحقیق، ایجاد یک رابطه همزیستی کارآمد به تاثیر متقابل بین سویه های ریزوبیوم و رقم های نخود و همچنین انتخاب سویه مناسب ریزوبیوم وابسته است. در این مطالعه، پنج رقم نخود و هشت سویه ریزوبیوم بررسی شده تاثیرات متقابل رقم × ریزوبیوم را در ارتباط با عملکرد همزیستی نشان دادند (جدول1 ). برای مثال سویه C-15 برای بیونیج، سویه IC-59 برای گریت، سویه CP-36 برای هاشم وجم و سویه های SWRI9، SWRI4 و SWRI7 برای آرمان در مقایسه با سایر سویه ها موثرتر بودند (جدول 2). در بین ارقام نخود بررسی شده، بیشترین وزن خشک کل گیاه در همزیستی رقم بیونیج با سویه های مختلف ریزوبیوم مشاهده شد (جدول 2). تعداد گرهک نیز در بین همزیستی های مورد بررسی، متفاوت بود که به نوع رقم نخود و سویه ریزوبیوم وابسته است به نحوی که در همزیستی رقم بیونیج با سویه های مختلف مورد بررسی بیشترین تعدادگرهک مشاهده شد که این افزایش در تعداد گرهک با افزایش در وزن خشک ساقه همراه بود.نتایج این تحقیق با یافته های رومدان و همکارانش (19) مطابقت داشت. از آنجایی که یک ارتباط مثبت بین تثبیت نیتروژن و وزن خشک گرهک وجود دارد و تاثیر متقابل بین سویه و ریزوبیوم یک فاکتور مهم در این ارتباط محسوب می شود زیرا گرهک های حاصل از همزیستی رقم  ها و سویه های مختلف دارای فعالیت های ویژه متفاوتی هستند (9). به این ترتیب در بسیاری از مطالعات وزن خشک بالای گرهک و میزان تثبیت نیتروژن به عنوان صفت همزیستی کارآمد استفاده می شود(11). نتایج این مطالعه نشان داد که وزن خشک گرهک در بین رقم های نخود تلقیح شده با سویه های مختلف ریزوبیوم متفاوت بود و بیشترین وزن خشک گرهک در رقم بیونیج تلقیح شده با سویه های مختلف ریزوبیوم مشاهد شد. مطالعات پشین ما،  همبستگی مثبت بین میزان تثبیت نیتروژن (که توسط تخمین میزان H2 اندازه گیری شد) و وزن خشک گرهک را تایید کرد (16 و 17). به این ترتیب تفاوت در صفات رشدی ارزیابی شده در همزیستی بین رقم های مختلف نخود با سویه های ریزوبیوم به تنوع در عملکرد همزیستی آنها نسبت داده می شود که این نتایج با مطالعات انجام شده روی ارقام مختلف نخود تلقیح شده با سویه های ریزوبیوم هماهنگ است (19). همچنین نتایج این مطالعه این نظر را تایید می کند که افزایش محصول از طریق تثبیت نیتروژن در لگوم ها به انتخاب مناسب رقم گیاه لگوم و سویه باکتریایی وابسته است که قبلا  در گزارشاتی پیشنهاد شده است (4 و 10 ).

اثرات تنش روی لگوم ها نسبت به سایر گیاهان پیچیده تر به نظر می رسد زیرا فرایندهای استقرار گیاه و فعالیت زیستی ریزوبیوم با گیاه میزبان به تنش بسیار حساس هستند. سطح تحمل گیاه به شرایط تنش بسته به نوع سویه ریزوبیوم تلقیح شده، رقم گیاهو تاثیر متقابل رقم و سویه متفاوت است (12). درگزارشات مربوط به همزیستی بین گیاه نخود با سویه های ریزوبیوم (1) و همچنین همزیستی بین لوبیا با سویه های مختلف Rhizobium tropici (23) اهمیت سویه ریزوبیوم در افزایش تحمل به شرایط تنش تایید شده است. نتایج مطالعه اخیر نشان داد که تنش خشکی صفات رشدی (وزن خشک ساقه، ریشه و گرهک) را در همزیستی رقم بیونیج با سویه های مختلف ریزوبیوم به طور معنی داری (05/0>  (Pکاهش می دهد (جدول 4). در حقیقت تحت شرایط تنش خشکی، روزنه های برگ در وضعیت نیمه بسته قرار می گیرند که در این حالت تبادلات گازی گیاه محدود و سرعت فتوسنتز کاهش می یابد که با کاهش وزن خشک گیاه همراه می شود. به این ترتیب تنش خشکی به دو طریق باعث کاهش در تولید ماده خشک گیاهی می شود: 1- با بسته شدن روزنه ها و کاهش تبادلات گازی میزان فتوسنتز کاهش می یابد و 2- با کاهش در انتقال ترکیبات حاصل از فتوسنتز به ریشه و گرهک های تثبیت کننده نیتروژن، میزان تثبیت نیتروژن کاهش پیدا می کند که به دنبال آن کاهش میزان تولید ماده خشک گیاهی تشدید می شود (5). در مطالعات متعددی گزارش شده است که واکنش سویه های ریزوبیوم به رطوبت های مختلف خاک متفاوت است و برخی از سویه ها از قدرت سازگاری و ثبات بیشتری در شرایط کمبود رطوبت خاک برخوردارند (2).  نتایج این مطالعه این نظر را تایید می کندکه میزان تاثیر تنش خشکی روی وزن خشک کل گیاه، ساقه و گرهک بسته به نوع سویه  ریزوبیوم تلقیح شده به نخود متفاوت است (جدول 4). با توجه به این که بین میزان تثبیت نیتروژن و وزن خشک گرهک ارتباط وجود دارد بنابراین اعمال تنش خشکی باعث کاهش قابل ملاحظه ای روی بیوماس گرهک و فعالیت نیتروژناز می شود و به این ترتیب به کاهش قابل ملاحظه ای در تثبیت نیتروژن منجر می گردد. در چندین تحقیق نتایج مشابهی گزارش شده است (5). نتایج ما در مطالعات دیگری (16 و 17)، یک کاهش معنی دار در فعالیت نیتروژناز و بیوماس گرهک در گیاه نخود تلقیح شده با سویه های ریزوبیوم تحت تنش خشکی نشان دادند  که میزان کاهش در این پارامترها بسته به نوع سویه تلقیح شده به رقم نخود متفاوت بود. چنین بازدارندگی در فعالیت نیتروژناز تحت تنش خشکی ممکن است با یک افزایش در مقاومت در برابر سد انتشار اکسیژن به درون کورتکس گرهک همراه باشد (22).   

همزیستی رقم بیونیج با سویه C-15 که بهترین عملکرد همزیستی را از لحاظ صفات رشدی تحت شرایط غیرتنش نشان داد، با کمترین میزان کاهش در وزن خشک کل گیاه، ساقه و گرهک تحت تنش خشکی در مقایسه با سایر سویه های ریزوبیوم همراه بود و به عبارت دیگر سطح بالایی از کارآیی، تحت تنش خشکی در این همزیستی حفظ گردید و به این ترتیب به عنوان همزیستی نخود-ریزوبیوم مقاوم به تنش خشکی انتخاب شد. بنابراین می توان پیشنهاد کرد که پاسخ همزیستی به شرایط تنش به پتانسیل رشد اولیه شان در شرایط غیرتنش بستگی دارد. از طرف دیگر، همزیستی رقم بیونیچ با سویه های CP-31 و CP-36 با بیشترین کاهش در شاخص های وزن خشک کل گیاه، ساقه و گرهک به عنوان همزیستی های نخود-ریزوبیوم حساس به خشکی انتخاب شدند. این نتایج گزارشات ارائه شده  مبنی بر این که تاثیر تنش خشکی روی همزیستی با وضعیت رشدی گیاه در شرایط غیر تنش مرتبط می باشد، تایید می کند (23). به علاوه در مطالعات دیگری پیشنهاد شده است که ریزوبیوم هایی که در فاز آزاد زندگی شان سطح تحمل بالایی به شرایط تنش نشان می دهند، مقاوم ترین جمعیت همزیستی را با رقم لگوم ایجاد می کنند (15). نقش سویه ریزوبیوم در پاسخ متفاوت عملکرد همزیستی به شرایط تنش در چندین گزارش ذکر شده است. در یک مطالعه بررسی تاثیر تنش اسمتیک روی رقم های نخود که با سویه های مختلف ریزوبیوم تلقیح شده بودند پیشنهاد شد که انتخاب سویه ریزوبیومی مناسب برای تلقیح می تواند میزان تولید محصول وابسته به تثبیت همزیستی نیتروژن را افزایش دهد (13).

وزن خشک ریشه در رقم بیونیج تلقیح شده با سویه های مختلف ریزوبیوم مورد مطالعه تحت تنش خشکی به میزان معنی داری کاهش نشان داد ولی تفاوت بین میزان کاهش وزن خشک ریشه در بین همزیستی رقم بیونیج با سویه های مختلف ریزوبیومی مشاهده نشد. بنابراین وزن خشک ریشه به طور مستقل از سویه ریزوبیومی تلقیح شده عمل می کند که این نتیجه با مطالعه انجام شده روی نقش سویه ریزوبیوم در عملکرد همزیستی تحت تنش شوری مشابه بود (3).

از مجموع مطالب فوق می توان چنین نتیجه گیری کرد که اولا، نوع سویه ریزوبیوم، رقم نخود و اثرات متقابل آنها در عملکرد همزیستی (که در شاخص های رشدی شامل تعداد گرهک، وزن خشک ساقه، ریشه، گرهک و همچنین وزن خشک کل گیاه مشاهده شد) موثر است. دوما، تنش خشکی اعمال شده توسط PEG 6000 در دوره رشد گرهک و شروع تثبیت نیتروژن، رشد گیاه و فرایند تثبیت نیتروژن را تحت تاثیر قرار می دهد.  با این وجود یک تنوع در حساسیت گرهک به تنش خشکی اعمال شده در میان جمعیت های همزیستی بررسی شده وجود دارد . نتایج نشان می دهد که  همزیستی نخود با سویه C-15 به عنوان همزیستی مقاوم به خشکی است به نحوی که قادر است سطح بالاتری از وزن خشک کل گیاه، وزن خشک ساقه و وزن خشک گرهک را تحت تنش خشکی اعمال شده توسط PEG 6000 حفظ کند و همزیستی بین نخود با سویه های CP-31 و CP-36 به عنوان جمعیت های همزیستی حساس به تنش خشکی شناخته شدند.

References
1. خزاعی، ح. ر.، پارسا، م.، حسین¬پناهی، ف. 1387. اثرات تلقیح نژادهای بومی ریزوبیوم بر گره¬زایی ژنوتیپ¬های دسی و کابلی نخود (Cicer arietinum L.) تحت رژیم¬های مختلف رطوبتی در مرحله رشد رویشی. مجله پژوهش¬های زراعی ایران.(1)6: 96-89.
2. فرنیا، ا.، ق. نورمحمدی، ا. نادری، ف. درویشو ا. مجیدی هروان. ۱۳۸۵ . تاثیر تنش خشکی و نژادهای باکتری Bradyrhizobium japonicum بر عملکرد دانه و صفات وابسته به آن در سویا (رقم کلارک) در بروجرد. مجله علوم زراعی ایران. جلد هشتم، شماره ۳، صفحه:214-201
3. Aouani, M.E., Mhamdi, R., Jebara, M., Amarger, N., (2001) Characterization of rhizobia nodulating chickpea in Tunisia. Agronomie 21: 577–581
4. Appunu, C., Sen, D., Singh, M., K., Dhar, B., (2008) Variation in symbiotic performance of Bradyrhizobium japonicum strains and soybean cultivars under field conditions. J. Cent. Eur. Agr. 9(1): 185-190
5. Aydi, S.S., Aydi, S., Gonzalez, E., Abdelly, C., (2008) Osmotic stress affects water relations, growth and nitrogen fixation in Phaseolus vulgaris plants. Acta Physiol. Plant. 30(4): 441-449.
6. Aydi, S., Drevon, J.J., Abdelly, C., (2004) Effect of salinity on root-nodule conductance to the oxygen diffusion in the Medicago truncatula- Sinorhizobium meliloti symbiosis. Plant Physiol. Biochem. 42: 833-840
7. Fesenko, A.N., Provorov, N.A., Orlova, I.F., Simarov, B.V., (1994) the role of the pea (Pisum sativum L.) cultivar genotype and the Rhizobium leguminosarum strain in the effectiveness of symbiosis. Russ. J. Genet. 30: 725–729.
8. Graham, P.H., Vance, C.P., (2003) Legumes: Importance and constraints to greater use. Plant Physiol. 131: 872-877
9. He, Y., Guo, L., Zhang, H., Huang, G., (2011) Symbiotic effectiveness of pea-rhizobia associations and the implications for farming systems in the western loess plateau, China. Afr. J. Biotechnol. 10(18): 3540-3548
10. Hefny, M., Doliñski, R., MaBek, W., (2001) Variation in symbiotic characters of alfalfa cultivars inoculated with Sinorhizobium meliloti strains. Biol. Fertil. Soils. 33: 435-437
11. Laguerre, G., Depret, G., Bourion, V., Duc, G., (2007) Rhizobium leguminosarum biovar viciae genotypes intract with pea plantd in developmental responses of nodules roots and shoots. New Phytol. 100: 589-598.
12. Mhadhbi, H., Fotopoulos, V., Djebali, N., Polidoros, A.N., Aouani, M.E., (2009) Behaviours of Medicago truncatula- Sinorhizobium meliloti symbioses under osmotic stress in relation with the symbiotic partner input: effects on nodule functioning and production. J. Agro. Crop Sci. 195: 225-231
13. Mhadhbi, H., Jebara, M., Zitoun, A., Limam, F., Aouani, M.E., (2008) Symbiotic effectiveness and response to mannitol mediated osmotic stress of various chickpea-rhizobia associations. World J. Microbiol. Biotechnol. 24: 1027–1035
14. Michel, B.E., Kaufmanny, M.R., (1973) the osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiol. 51: 914-916
15. Mnasri, B., Aouani, M.E., Mhamdi, R., (2007) Nodulation and growth of common bean (Phaseolus vulgaris) under water deficiency. Soil Biol. Biochem. 39: 1744–1750
16. Nasr Esfahani, M., Mostajeran, A., (2011) Rhizobial strain involvement in symbiosis efficiency of chickpea-rhizobia under drought stress: plant growth, nitrogen fixationand antioxidant enzyme activities. Acta Physiol. Plant. 33:1075-1083.
17. Nasr Esfahani, M., Mostajeran, A., Emtiazi, G., (2010) The effect of drought stress on nitrogenase and antioxidant enzymes activities in nodules formed from symbiosis of chickpea with two strain of Mesorhizobium ciceri. World App. Sci. J. 10(6): 621-626.
18. Robinson, K.O., Beyene, D.A., van Berkum, P., Knight- Mason, R., Bhardwaj, H.L., (2000) Variability in plant–microbe interaction between Lupinus lines and Bradyrhizobium strains. Plant Sci. 159: 257–264
19. Romdhame, S.B., Tajini, F.Trabelsi, M., Aouani, M.E., Mhamdi, R., (2007) Competition for nodule formation between introduced strains of Mesorhizobium ciceri and the native populations of rhizobia nodulationg chickpea (Cicer arietinum) in Tunisia. World J. Microbiol. Biotechnol. 23: 1195-1201
20. Sabaghpour, S.H., Malhotra, R.S., Banai, T., (2005) Registration of ‘Hashem’ Kabuli Chickpea. Crop Sci. 45: 2651
21. Sabaghpour, S.H., Mahmodi A.A., Saeed A., Kamel M., Malhotra R.S. (2006) Study on chickpea drought tolerance lines under dryland condition of Iran. Indian J. Crop Sci. 1(1-2): 70-73.
22. Serraj, R., Sinclair T.R., Purcell L.C. (1999) Symbiotic N2 fixation response to drought. J. Exp. Bot. 50(331): 143-155
23. Tejera, N.A., Campos, R., Sanjuan, J., Lluch, C. (2004) Nitrogenase and antioxidant enzyme activities in Phaseolus vulgaris nodules formed by Rhizobium tropici isogenic strains with varying tolerance to salt stress. J. Plant physiol. 161: 329–338.
24. Vadez, V., Sinclair, T.R., Serraj, R., (2000) Asparagine and ureide accumulation in nodules and shoots as feedback inhibitors of N2 fixation in soybean. Physiol. Plant. 110: 215–223

Statistics
Article View: 3,485
PDF Download: 1,377


counter
Journal management system. designed by sinaweb