تقييم تحمل طرز وراثية من الذرة البيضاء Sorghum bicolor (L. Moench للإجهاد الماني اعتماداً على بعض الصفات الفسيولوجية والبيوكيميائية

Abstract

نفذت الدراسة في مخابر قسم المحاصيل الحقلية والهيئة العامة للتقانة الحيوية، ومزرعة أبي جرش في كلية الزراعة بجامعة دمشق، خلال الموسم الزراعي 2017/2016، بهدف تقييم استجابة بعض طرز الذرة البيضاء للإجهاد الحلولي Osmotic stress عند مستوى البادرة الفتية باستعمال تقانة الغربلة المخبرية بالاعتماد على ثقافة الاستجابة التحريض الحلولي، ودراسة أهمية التحريض في تحسين تحمل البادرات للمستويات المميتة من الإجهاد الحلولي. ونفذت تجربة أخرى عند مستوى النبات الكامل في الأصص الزراعية، لتقييم أداء الطرز الوراثية المدروسة بالاعتماد على صفة كفاءة استعمال المياه (WUE) بالطريقة الوزنية استجابة لظروف الإجهاد المائي (50% من السعة الحقلية، بالإضافة إلى بعض الصفات الشكلية والفيزيولوجية والبيوكيميائية المرتبطة وراثياً بتحسين التحمل مع مراعاة المحافظة على كفاءة المحصول الإنتاجية وضعت التجربة المخبرية وفق التصميم العشوائي البسيط (CRD) بمعدل ثلاثة مكررات سبب ازدياد الإجهاد الحلولي في محلول النمو تراجعاً معنوياً في متوسط طول البادرات وتراجع متوسط طول البادرات طرداً ومعنوياً مع ازدياد شدة الإجهاد الحلولي في وسط النمو، وسبب المستوى الحلولي المميت 1.8 Mpa انخفاضاً مقداره 50.03% في طول البادرات بالمقارنة مع الشاهد، وبعد تبعاً لذلك بمنزلة المستوى الحلولي المميت الأمثل. وكانت نسبة الانخفاض في طول كل من الجذور والبادرات الأدنى معنوياً (7.77 8.45% على التوالي) عند المستوى الحلولي المحرض (0.4 Mpa) بالمقارنة مع باقي المستويات الحلولية المحرضة، ويعد بمنزلة المستوى الطولي المحرض الأمثل. وكان متوسط نسبة الانخفاض في طول الجذور والبادرات الأدنى معنوياً في البادرات المحرضة (10.87، 9.37 سم على التوالي)، في حين كان الأعلى معنوياً لدى البادرات غير المحرضة (41.75 33.17 سم على التوالي)، ما يشير إلى أهمية التحريض في تحسين كفاءة بادرات الذرة البيضاء على تحمل المستويات الحلولية المميتة. تصلف طرز الذرة البيضاء الرزينية ICSV25274 كطرز وراثية عالية التحمل للإجهاد الحلولي، في حين تصنف طرز الذرة البيضاء ICSSH29، و ICSV574 و NTJ2 كطرز مفرطة الحساسية للإجهاد الحلولي، لأنها أبدت أدنى طول كلي للبادرات وأعلى نسبة انخفاض فيها ..

وضعت تجربة الأصص الزراعية وفق تصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) بمعدل ثلاثة مكررات لكل طراز. كان متوسط كمية المياه المنتوحة التراكمية الأعلى معنوياً لدى الطراز الوراثي 35274 IS 165.50 كغ أصيص )، تلاه وبفروقات معنوية الطراز الوراثي 135.4084 كغ أصيص)، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرازين الوراثيين الرزينية، و ICSB675 وبدون فروقات معنوية بينهما (49.36) 47.85 كغ. أصيص على التوالي). وكان متوسط كمية المادة الجافة الكلية الأعلى معنوياً لدى الطراز الوراثي IS25280 (1844)، تلاه وبفروقات معنوية الطراز الوراثي ISSH29 (1708)، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرز الوراثية الرزينية، ICSB675، و ICSB479 وبدون فروقات معنوية بينها (570.00 505.30 469.30 غ على التوالي). ويُعزى أيضاً التباين في كمية المادة الجافة الكلية المصنعة بين الطرز الوراثية إلى التباين في معدل فقد المياه بالنتح، ومن ثم كمية المياه الكلية المنتوحة كان متوسط كفاءة استعمال المياه الأعلى معنوياً لدى الطراز الوراثي V25280 2020 غ مادة جافة. كغ ماء)، تلاه وبفروقات معنوية الطرازين 17.66 17.93 غ مادة جافة كغ ماء على التوالي( ICSSH29 ICSB324 الوراثيين وبدون فروقات معنوية بينهما، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطراز الوراثي ICSB479 (7.35 غ مادة جافة كع ماء). عموماً ، تصلف الطرز الوراثية ICS SH29 ،ICSV25280 ICSB324 ضمن الطرز الوراثية الكفوءة Capacity types لأنها صنعت كمية أكبر من المادة الجافة باستهلاك كمية أقل من المياه، في حين تصنف الطرازان الوراثيان SSV84 ICSV35274 ضمن الطرز الوراثية غير الكفوءة Conductance types، ولكن ارتبطت فيها أيضاً زيادة معدل فقد المياه بالنتح بزيادة معدل التمثيل الضوئي، ومن ثم كمية المادة الجافة الكلية المصنعة، فهي أيضاً ذات كفاءة إنتاجية مرتفعة ولكن لا يُنصح بزراعتها في البيئات ذات الموارد المائية المحدودة بالمقارنة مع الطراز CSV25280 كان متوسط الوزن الجاف للأجزاء الهوائية الأعلى معنوياً لدى الطراز الوراثي IS25280 1793.0 غ ، نبات)، تلاه وبفروقات معنوية الطراز الوراثي ISSH29 (162) ع . نبات )، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرز الوراثية الرزينية ICSB479 ICSB675 وبدون فروقات معنوية بينها ( 510.7.447.3،416.3 غ - نبات على التوالي. عموماً، تؤدي زيادة حجم ووزن الأجزاء الأرضية إلى زيادة مساحة سطوح الامتصاص، ما يؤدي إلى امتصاص كمية أكبر من المياه والعناصر المعدنية المغذية الداخلة مع تيار المياه، والواصلة إلى الأجزاء الهوائية، ما يؤدي إلى زيادة معدل نموها وتطورها. كان متوسط نسبة الذائبات المتسربة عبر الأغشية السيتوبلاسمية الأعلى معنوياً لدى الطرز الوراثية ICS V25280 ICSB324 ICSB479، والرزينية (0.59 0.70 0.76 0.84 على التوالي وبدون فروقات معنوية بينها، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرازين الوراثيين 84 25274 0.40 0.0.41) وبدون فروقات معنوية بينها. وكان متوسط محتوى السكريات الذوابة في الكحول الأعلى معنوياً لدى الطراز الوراثي الرزينية (172.0) ميكرو غرام غ مادة خضراء، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرازين الوراثيين ICSB 324 ICSV25280 وبدون فروقات معنوية بينها (111.8) 112.6) ميكرو

غرام ع على التوالي). وكان متوسط محتوى الأوراق من البرولين الأعلى معنوياً لدى الطرز وبدون فروقات معنوية بينها ICSSH30 ICSV25274 ICSB324 SSV84 الوراثية (4.895 4.364 4.255 4.085 مع ع وزن رطب على التوالي)، في حين كان الأدنى معنوياً لدى الطرز الوراثية 675 ICSV252801، والرزينية وبدون فروقات معنوية بينها (1483، 1.521، 1.704 مع . ع وزن رطب على التوالي عموماً، تقوم نباتات الذرة البيضاء بتصنيع البرولين، والسكريات الذؤابة بالكحول تحت ظروف الإجهاد المائي، ويساعد بشكل عام تراكمها في تحسين تحمل النباتات للإجهاد المائي، من خلال زيادة كمية المياه الممتصة، وتصبحإلى حد ما كافية لتعويض كمية المياه المنتوحة والمحافظة على جهد الامتلاء داخل الخلايا النباتية الضروري لاستمرار استطالتها. وقد لوحظ أيضاً أن بعض الطرز الوراثية التي حافظت على سلامة أغشيتها السيتوبلاسمية (نسبة تسرب الذاتيات الأدنى معنوياً مثل كان لديها معدل تراكم البرولين الأعلى معنوياً )ICSSH30 ICSV35274 SSV84( (4.895 4,085 (4.255)، ما يشير إلى أهمية هذه الحافظات الحلولية Osmoprotectants في المحافظة على استقرار الأغشية الخلوية وسلامتها عموماً، يوصى باعتماد تقانة الغربلة المطورة آنفاً لتقييم أداء طرز الذرة البيضاء في طور البادرة الفتية بعد التأكد حقلياً من فعاليتها. وبخاصة في حال وجود عدد كبير جداً من الطرز الوراثية لتوفير الجهد والوقت والمال، كون هذه التقانة المخبرية سريعة جداً ولا تتطلب تجهيزات مكلفة ومعقدة وتصنف الطرز الوراثية ضمن الطرز الوراثية الكفوءة في استعمال المياد ICSB324 ICSSH29 ICSV25280 وهي طرز مرغوب بها من وجهة نظر إنتاجية، في حين تصنف الطرازان الوراثيان SSV84 ICSV35274 ضمن الطرز الوراثية غير الكفوءة ، وهي طرز غير مرغوب بها في البيئات المجهدة مائياً.