پاسخ¬هاي رويشی، فيزيولوژيکی و ژنتيکي دو گونه بلوط زاگرس93(Q.brantii و Q. libania)تحت تنش خشکي

رسالهي حاضر، حاصل پژوهش‌هاي نگارنده در دوره‌ي کارشناسي ارشد رشته‌ي منابع طبيعي گرايش جنگلداري است که در مهرماه 1391 در دانشکده‌ي کشاورزي دانشگاه ياسوج به راهنمايي سرکار خانم رقيه ذوالفقاري و مشاوره‌ي جناب آقاي دکتر پيام فياض و جناب آقاي دکتر مسعود دهداري از آن دفاع شده است و کليه‌ي حقوق مادي و معنوي آن متعلق به دانشگاه ياسوج است.

دانشکده‌ي کشاورزي
گروه جنگلداري
پايان نامه‌ي کارشناسي ارشد رشته‌ي جنگلداري
پاسخهاي رويشی، فيزيولوژيکی و ژنتيکي دو گونه بلوط زاگرس(Q.brantii و Q. libania)تحت تنش خشکي
استاد راهنما:
دکتر رقيه ذوالفقاري
استاد مشاور:
دکتر پيام فياض
دکتر مسعود دهداري
پژوهشگر:
مريم سيسختنژاد
مهرماه 1393

تقديم به:

همسر مهربانم که مسيح وار با صبرش در تمامي لحظات رفيق راهم بود و تقديم به گل نازم ويوناکه کودکي گمشده ام را در چهره معصومش پيدا کردم

سپاسگزاري:
سپاس ايزد منان را كه توفيق فراگيري علم را به من عطا فرمود و من را در كوران مشكلات و سختي‌ها ياري نمود، تا اين رساله را با موفقيت به پايان برسانم.
در طول دوران تحصيلي و تهيه اين رساله از راهنماييها و مساعدت‌‌هاي اساتيد و سروران عزيزي بهره ‌برده‌ام كه در اينجا لازم است از همه ايشان مراتب سپاس قلبي و تشكر خالصانه خود را داشته باشم.
از استاد ارجمند و مهربانم سرکار خانم دکتر رقيه ذوالفقاري که مسئوليت استاد راهنماي اين رساله را به عهده گرفتند و همچنين جناب آقاي دکتر پيام فياض و جناب آقاي دکتر مسعود دهداري که مسئوليت استاد مشاور اين پایان نامه را عهده دار بودند وبا حوصله‌ي بسيار و باريک بيني ژرف، من را در اين رساله ياري کردند و نيز کليه اساتيد محترم گروه جناب آقاي دکتر عليرضا صالحي و جناب آقاي دکتر سهراب الوانينژاد که در اين دوره در خدمت ايشان بودم، صميمانه تشکر مينمايم و براي آنها سلامتي و توفيقات روز افزون در خدمات علمي و فرهنگي و آموزشي آرزو مي‌کنم. همچنين از استاد محترم جناب آقای دکتر سهراب الوانی نژاد که زحمت داوري اين رساله را به عهده گرفتند، صميمانه قدرداني مي نمايم.

نام: مریم نام خانوادگی:سیسختنژاد
مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته و گرایش: جنگلداری
استاد راهنما: دکتر رقیه ذوالفقاری تاریخ دفاع: 15/07/1393

پاسخهاي رويشی، فيزيولوژيکی و ژنتيکي دو گونه بلوط زاگرس
(Q. brantii و Q. libania) تحت تنش خشکي
چکیده
جنگلهای زاگرس حدود40 درصد از کل جنگلهای ايران را به خود اختصاص داده اند و بيشترين تأثير را در تأمين آب، حفظ خاک، تعديل آب و هوا و تعادل اقتصادی- اجتماعی در کل کشور دارند. اين جنگلها به علت دارا بودن اقليم مديترانهای دارای فصل خشک طولانی در طی دورهی رويش گياهی در طول سال بوده، و مقدار آب در دسترس در اين جنگلها يک فاکتور محدود کنندهی اوليه در تجديد حيات گونههای اين مناطق میباشد. تنشهاي غير زيستي مانند خشکسالي پديدههاي مهمي هستند و بر روي سلامت، بهرهوري و تناسب جنگلهاي ما اثر گذار ميباشند، بنابراين نيازمند به درک ژنومي و اکوفيزيولوژيکي پاسخ درختان جنگلي به تغيير شرايط آب و هوايي ميباشد. با استفاده از مطالعات مورفولوژيکي، فيزيولوژيکي و مولکولي، ميتوانيم روشهاي اصلاحي مختلفي که براي مقاومت به خشکي وجود دارند را شناسايي کنيم. در اين آزمايش، بذور سه گونه بلوط مورد مطالعه (Q. brantii، Q.libania و Q.infectoria) در داخل گلدان پلاستيکی در فضای آزاد کاشته شدند (هرگلدان حاوی 2-1 بذر). نهالهای گونه Q.infectoria به علت سبز نشدن در اين آزمايش لحاظ نگرديد. جهت اعمال تنش نهالها به فضای گلخانه منتقل شدند و نهالهای سالم از هر گونه به 4 دسته تيمار کنترل و تنش کمبود آب در سه سطح تقسيم شدند. نهالهای در نظر گرفته شده برای تنش کمبود آب آبياری نشدند تا به ظرفيت مزرعهای مورد نظر (70٪، 50٪ و 30٪ ظرفيت مزرعهای) رسيدند، ولی نهالهای کنترل هر روز آبياری گرديدند تا محتوی آب خاک گلدانها در حدود 100٪ ظرفيت مزرعهای نگه داشته شود. پس از برداشت نهالها، پارامترهاي رويشي و مورفولوژي (ارتفاع نهال، طول ريشه، وزن برگ و ساقه و ريشه، تعداد کل برگ، نسبت برگ سبز به کل برگ، بيوماس، نسبت ريشه به ساقه، وزن خشک برگ، ريشه و ساقه) و پارامترهاي فيزيولوژي (محتوي نسبي آب برگ و ساقه و ريشه (RWC)، نرخ نشت الکتروليت (EL)، عملکرد فتوسيستم II و تبادلات گازي) اندازهگيري شدند و در نهايت استخراج RNA از نمونههاي فريز شده برگ و ريشه انجام گرفت. نتايج اين مطالعه نشان داد که تنش خشکي تاثيرات منفي بر پارامترهاي رويشي، مورفولوژيکي و فيزيولوژيکي بلوط داشت، به طوري که اکثر پارامترهاي رويشي و فيزيولوژيکي کاهش يافت اما نرخ نشت الکتروليت اندامها افزايش يافت. بر اساس نتايج بدست آمده از جذب عنصر تنش خشکي باعث افزايش ميزان پتاسيم در ريشه و ساقه گرديد. همچنين نتايج نشان داد که ميزان شاخص تحمل نيز در گونه بلوط ايراني در تمام پارامترهاي مورد مطالعه به جز وزن تر و خشک برگ بيشتر از گونه ويول ميباشد. در اين مطالعه گونه بلوط ايراني نسبت به گونه ويول با جذب سديم کمتر برگ و در نتيجه نسبت سديم به پتاسيم کمتر و نيز کاهش تعداد برگ توانست تحمل بهتري را از خود نشان دهد. پارامترهاي مربوط به تبادلات گازي نشان داد که تيمار تنش کمبود آب سبب کاهش معنیداری در هدايت روزنهای، فتوسنتز، هدايت مزوفيلی و دیاکسيدکربن زير روزنهای به محيطی و تعرق شد. همچنين گونه ویول فتوسنتز، کارايی مصرف آب و تعرق بيشتری نسبت به بلوط ايرانی داشت. به طور کلی میتوان نتيجهگيری کرد که در هر دو گونه محدوديت روزنهای و غير روزنهای باعث کاهش فتوسنتز گرديد. همچنين گونه بلوط ايرانی به دليل داشتن کارايی مصرف آب کمتر و کاهش بيشتر درصد تغييرات پارامترهای گازی نسبت به گونه ویول از مکانيسم اجتناب از خشکی در زمان تنش بهره میجويد. اما در مورد مطالعات مولکولي عمل استخراج RNA صورت گرفت مرحله run کردن نمونه نيز انجام شد ولي در مرحله الکتروفورز به علت مشاهده نشدن نوارهای مربوط بهRNA مطالعات مولکولي موفقيتآميز نبود.
واژههای کليدی: اظهار ژن، عناصر، تبادلات گازی و نشانگر مولکولی.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول
1-1- مقدمه و هدف2
1-2-کليات3
1-2-1- نقش آب در اعمال گياهان3
1-2-2- تنش4
1-2-3- تنش خشکي5
1-2-4- جنگلهاي زاگرس6
1-2-5- بلوط8
1-2-6- اثر تنش خشکي بر خصوصيات مورفولوژيکي درختان9
1-2-6-1- تعداد برگ10
1-2-6-2- رشد ريشه و ساقه11
1-2-6-3- بيوماس12
1-2-7- پارامترهاي فيزيولوژيک و تاثير تنش خشکي بر روي آنها12
1-2-7-1- محتواي نسبي آب13
1-2-7-2- عملکرد فتوسيستم ∏14
1-2-7-3- نرخ نشت الکتروليت14
1-2-7-4- تبادلات گازي15
1-2-7-5- فتوسنتز16
1-2-7-6- تعرق16
1-2-7-7- هدايت روزنهاي17
1-2-7-8- عناصر غذايي17
1-2-7-8-1- نقش فسفر18
1-2-7-8-2- نقش پتاسيم18
1-2-7-8-3- نقش سديم19
1-2-7-8-4- نسبت سديم به پتاسيم 20
1-2-8- نشانگر مولکولي20
1-2-8-1- نشانگر مولکوليAFLP23
1-2-9- واکنش زنجيرهاي پليمراز PCR)) 25
1-2-10- بيان ژن26
1-2-10-1- مراحل مختلف بيان ژن27
1-2-11- واکنش نسخهبرداري معکوس (RT)28
1-2-11-1- PCR همراه با نسخهبرداري معکوس (RT-PCR28

فصل دوم: مروري بر مطالعات انجام شده
2-1- ويژگيهاي مورفولوژيک و رويشي30
2-2- ويژگيهاي فيزيولوژيکي31
2-2-1- محتواي نسبي آب31
2-2-2- عملکرد فتوسيستم ∏32
2-2-3- نشت الکتروليت34
2-2-4- فتوسنتز و هدايت روزنهاي34
2-3- جذب عناصر35
2-4- شناسايي ژنهاي مرتبط به خشکي با استفاده از cDNA- AFLP36
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- نحوه جمع آوري و کاشت بذر گونههاي مورد مطالعه40
3-2- روش اعمال تنش کمبود آب و برداشت نهالها40
3-3- اندازه گيري پارامترهاي مورفولوژيکي و رويشي41
3-4- اندازهگيري پارامترهاي فيزيولوژيک42
3-4-1- اندازهگيري محتواي نسبي آب42
3-4-2- اندازه گيري عملکرد فتوسيستم ∏42
3-4-3- اندازهگيري نرخ نشت الکتروليت42
3-4-4- اندازهگيري تبادلات گازي44
3-4- 5- اندازهگيري سديم و پتاسيم قابل جذب توسط گياه44
3- 5- مطالعات مولکولی46
3- 5- 1- استخراج RNA46
3- 5-2- تهيه ژل آگارز- (يک درصد)47
3-5-3- تهيه loding day47
3- 5-4- تهيه MOPS [1X] (محلول تانک)48
3- 6- تجزيه و تحليل دادهها48
3-6-1- اندازهگيری شاخص تحمل (STI)49
فصل چهارم: نتايج و بحث
4-1- نتايج وبحث پارامترهاي رويشي50
4-2- نتايج و بحث پارامترهاي فيزيولوژيک53
4-3- نتايج و بحث جذب عنصر55
4-4- نتايج و بحث شاخص تحمل59
4-5- نتايج و بحث فتوسنتز.. 60
4-6- نتايج و بحث همبستگی تبادلات گازی63
4-7- نتيجهگيری کلی و پيشنهادات67
4-7-1- نتيجهگيری کلی68
4-7-2- پيشنهادات69
منابع و مآخذ70
پيوست87

فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1-1- مهمترين نشانگرهاي dna با مزايا و محاسن آنها23
جدول 4-1- نتايج تجزيه واريانس (ميانگين مربعات) صفات رويشي و مورفولوژيک مورد بررسي51
جدول 4-2- مقايسه ميانگين صفات رويشي و مرفولوژيک مورد بررسي در دو گونه مورد مطالعه51
جدول4-3- مقايسه ميانگين صفات رويشي و مرفولوژيک مورد بررسي در تيمارهاي آبی مختلف52
جدول4-4- نتايج تجزيه واريانس (ميانگين مربعات) صفات فيزيولوژيکي مورد مطالعه53
جدول4-5- مقايسه ميانگين صفات فيزيولوژيکي در دو گونه مورد مطالعه53
جدول4-6- مقايسه ميانگين صفات فيزيولوژيکي در تيمارهاي آبی مختلف54
جدول4-7- نتايج تجزيه واريانس(مقايسه ميانگين) جذب عنصر…58
جدول4-8- مقايسه ميانگين جذب عنصر در دو گونه مورد مطالعه56
جدول4-9- مقايسه ميانگين جذب عنصردرتيمارهاي آبی مختلف56
جدول4-10- شاخص تحمل به تنش (STI) در دو گونه مورد مطالعه59
جدول4-11- نتايج تجزيه واريانس (ميانگين مربعات) صفات مورد مطالعه………………………………………………………………………61
جدول 4-12- مقايسه ميانگين صفات مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه…………………………………………………………………..61
جدول 4-13- مقايسه ميانگين صفات مورد بررسی در زمانهای مختلف…………………………………………………………………………62
جدول 4-14- مقايسه ميانگين صفات مورد بررسی در تيمارهای آبي مختلف………………………………………………………………….62
جدول 4- 15- نتايج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه ویول………………………………………………………………………63
جدول 4-16- نتايج همبستگی پارامترهای تبادلات گازی در گونه بلوط ايرانی……………………………………………………………….64

فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل1-1- واکنش زنجيرهاي پليمراز26
شکل 1-2- رونويسي27
شکل1-3- پردازش27
شکل 1-4- ترجمه28
شکل 1-5- نسخه برداري معکوس29
شکل 4-1- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت پتاسم برگ57
شکل4-2- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سديم برگ57
شکل4-3- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سديم ريشه58
شکل 4-4- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سديم به پتاسيم برگ58
شکل 4-5- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سديم به پتاسيم ساقه58
شکل4-6- تصوير ژل بارگذاری شده…………………………………………………………………………………………………………………………………..68

فصل اول:
مقدمه و کليات
1-1- مقدمه و هدف
جنگلهاي زاگرس از گستردهترين اکوسيستمهاي جنگلي در حال تخريب در ايران ميباشند و دومين اكوسيستم طبيعي بعد از جنگلهاي شمال محسوب ميشوند که از لحاظ حفاظت آب و خاک و مسائل اقتصادي، اجتماعي اهميت بالايي دارد (حسيني و همکاران، 1387). بنابراين احياء و غنيسازي اين جنگلها با گونههاي مختلف جنس بلوط که مهمترين جنس تشکيل دهندهي آن است، ضروري ميباشد (ذوالفقاری، 1387). اما جنگلهاي زاگرس به دليل داشتن اقليم مديترانهاي، داراي فصل خشک طولاني در طي دورهي رويش گياهي و پراکنش نامنظم بارندگي در طول سال هستند و در نتيجه مقدار آب در دسترس اين جنگلها به عنوان يک فاکتور محدود کننده اوليه در تجديد حيات گونهها به ويژه بلوط محسوب ميشود. طبق نظر محققين جنگلهاي بلوط غرب در زمره جنگلهاي خشکيگرا هستند. سه گونهي بلوط در کل زاگرس وجود دارد که هر 3 گونه بومي ايران ميباشند و مورد قبول اکثر گياه شناسان ايران است. اين گونه ها شاملQuercus infectoria و Quercus libania و Quercus brantii ميباشند (جزيرهای و ابراهيمی، 1382).
بر اساس مناطق رويشي، رويشگاه گونههاي مختلف زاگرس را به دو بخش متمايز تحت عنوان زاگرس شمالي و زاگرس جنوبي تقسيم نمودهاند. زاگرس شمالي رويشگاه ويژهQuercus libani Olivier است كه البته در قسمتهايي از اين حوزه با Q. infectoria Olivier ياLindl Q. brantii يا با هر دو مخلوط ميگردد. اما زاگرس جنوبي که داراي اقليم خشکتري نسبت به زاگرس شمالي است، رويشگاه ويژه گونه Q. brantii است (جزيرهاي و ابراهيمي، 1382).
تنشهاي غير زيستي مانند خشکسالي پديدههاي مهمي هستند و بر روي سلامت، بهرهوري و تناسب

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *