بررسی متابولومیکس انتقال مجدد ذخایر ساقه در گندم تحت تنش خشکی

خشکی آخر فصل یکی از عوامل اصلی محدود کننده عملکرد در گندم‭(Triticum aestivum L.) ‬میباشد. تحت چنین شرایطی انتقال مجدد کربوهیدراتهای ذخیره شده در ساقه به دانه یکی از مکانیسمهای تحمل به خشکی میباشد. در این تحقیق دو آزمایش بر روی دو ژنوتیپ گندم (‮‭14‬‭.NO.‬‮‭49‬‭andNO) ‬کشت شده در گلخانه تحت دمای کنترل شده روز و شب به ترتیب ‮‭24‬ و ‮‭16‬ درجه سانتیگراد انجام شد که در یک دوره زمانی پس از گلدهی ‭(Anthesis) ‬تحت شرایط تنش خشکی و نرمال رطوبتی قرار گرفتند. در آزمایش اول میزان انتقال مجدد مواد خشک از هر 3 میانگره (پدانکل، پنالتیمیت و میانگرههای پایینی) در فاصلههای زمانی ‮‭10‬ روزه از شروع گلدهی (روز صفر) تا ‮‭30‬ روز پس از آن در دو ژنوتیپ تحت شرایط نرمال و تنش رطوبتی انجام شد. در زمان رسیدگی کامل، وزن دانه، تعداد دانه و عملکرد دانه در خوشه تعیین گردید. تنش خشکی راندمان انتقال مجدد مواد خشک در میانگرههای پدانکل، پنالتیمیت و میانگرههای پایینیگیاهان ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬را به ترتیب 7/،‮‭1/9 3‬ و ‮‭1/13‬ برابر افزایش داد درحالیکه در ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO ‬راندمان انتقال مجدد مواد خشک در میانگرههای پدانکل، پنالتیمیت و میانگرههای پایینیبه ترتیب 6/،‮‭8 1‬/،2 و ‮‭1/3‬ برابر کاهش داد.انتقال مجدد مواد خشک در پدانکل ژنوتیپهای ‮‭49‬‭.NO ‬و ‮‭14‬‭.NO ‬تحت تنش خشکی به ترتیب ‮‭10‬ و ‮‭20‬ روز پس از گلدهی رخ داد.تحت تنش خشکی برای تعداد دانه در خوشه، وزن دانه و عملکرد دانه در خوشه در هر دو ژنوتیپ کاهش معنیدار مشاهده نشد. در آزمایش دوم استخراج متابولیتها از پدانکل جهت تعیین قندهای محلول (گلوکز، فروکتوز، ساکارز و فروکتان)، آمینواسیدها و اندازهگیری فعالیت آنزیمی (اینورتاز واکویلی ‭(INV)‬، سوکروز سوکروز فروکتوزیل ترانسفراز ‭(SST) ‬و فروکتوکیناز) انجام شد. متوسط غلظت فروکتان تحت تنش خشکی در پدانکل ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO‬بطور معنیداری بیشتر از ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO ‬در مقایسه با نرمال رطوبتی بود، همچنین روند تغییرات غلظت فروکتان مشابه با تغییرات ماده خشک (تجمع و انتقال مجدد) بود. غلظت ساکارز، گلوکز و فروکتوز تحت تنش خشکی در ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬افزایش یافت و روند تغییرات آنها در طول ‮‭10‬ روز پس از گلدهی مشابه با تغییرات فروکتان (تجمع و ذخیره سازی) بود اما در ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO ‬فقط غلظت ساکارز تحت تنش خشکی افزایش یافت و روند تغییرات مشابه با فروکتان داشت. فعالیت آنزیم ‭SST ‬در ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬تحت تنش خشکی افزایش یافت و نحوه تغییرات فعالیتش مرتبط با روند تغییرات غلظت فروکتان بود و همبستگی مثبت و متوسطی(‮‭77‬‭%=r‬2) بین فعالیت آنزیم ‭SST ‬و غلظت فروکتان در طول ‮‭30‬ ‭DAA ‬مشاهده شد، در حالیکه فعالیت ‭SST ‬در ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO‬تحت تنش خشکی کاهش یافت و با روند تغییرات غلظت فروکتان مرتبط نبود. فعالیت آنزیم ‭INV ‬در ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬نیز تحت تنش خشکی افزایش یافت و به همراه ذخیره فروکتان روند تغییرات کاهشی داشت و به دنبال شروع انتقال مجدد فروکتان روند افزایشی را دنبال نمود. اما در ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬روند تغییرات فعالیت آنزیم ‭INV‬در شرایط نرمال و تنش رطوبتی مشابه بود و تحت تاثیر تنش خشکی افزایش نیافت. نتایج نشان میدهد که ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO ‬از پتانسیل انتقال مجدد ذخایر ساقه بیشتری (انتقال مجدد مواد خشک، فروکتان، قندهای محلول و آمینواسید) تحت تنش خشکی در مقایسه با نرمال رطوبتی نسبت به ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO ‬برخوردار است و با توجه به عملکرد دانه در خوشه، ژنوتیپ ‮‭49‬‭.NO‬بیشتر از مکانیسم انتقال مجدد ذخایر ساقه برای تحمل به کم آبی بهره میگیرد، در حالیکه ژنوتیپ ‮‭14‬‭.NO‬از مکانیسمهای دیگر تحمل به خشکی استفاده میکند. کلمات کلیدی: خشکی، انتقال مجدد ساقه، قندهای محلول، فروکتان، گندم