جلد 10، شماره 2 - ( (پاییز و زمستان) 1403 )                   سال1403، جلد10 شماره 2 صفحات 150-137 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print

Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Majdi M, Tavakkol Afshari R, Khazaee H R, Mirshamsi Kakhki A. (2024). The effects of heat stress on germination and growth of tomato (Solanum lycopersicum) pollen grains under laboratory conditions. Iranian J. Seed Res.. 10(2), : 9 doi:10.61186/yujs.10.2.137
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-600-fa.html
مجدی مهوش، توکل افشاری رضا، خزاعی حمیدرضا، میرشمسی کاخکی امین. اثر تنش گرما بر جوانه‌زنی و رشد دانه‌های گرده گوجه‌فرنگی (‌Solanum lycopersicum‌) در شرایط آزمایشگاهی پژوهشهای بذر ایران 1403; 10 (2) :150-137 10.61186/yujs.10.2.137

URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-600-fa.html

اثر تنش گرما بر جوانه‌زنی و رشد دانه‌های گرده گوجه‌فرنگی (‌Solanum lycopersicum‌) در شرایط آزمایشگاهی
مهوش مجدی ، رضا توکل افشاری ، حمیدرضا خزاعی ، امین میرشمسی کاخکی
دانشگاه فردوسی مشهد ، tavakolafshari@um.ac.ir
چکیده:   (871 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه: آثار افزایش دما بر رشد مزرعه‌ای گوجه‌فرنگی از نتایج مشهود گرمایش جهانی است و از مسائل مهمی به‌شمار می‌آید که باید مورد بررسی قرار گرفته شود. جهت حفظ و توسعه سامانه‌های کشت این گیاه زراعی باید به‌فهم درستی از سازوکارهای تحمل به گرما و پاسخ‌های فیزیولوژیکی در گوجه‌فرنگی دست یافت. هدف اصلی این پژوهش، تأثیر تنش گرمایی بر جوانه‌زنی و رشد دانه‌های گرده ژرم‌پلاسم‌های تحقیقاتی گوجه‌فرنگی می‌باشد. دانش محققین در ارتباط با پاسخ ارقام مختلف گوجه‌فرنگی به تنش‌های غیرزنده اندک بوده و تنها آثار آنزیم‌های دخیل در فرآیند پاسخ، پروتئین‌های شوک حرارتی و برخی هورمون‌ها  مورد بررسی قرار گرفته است. از اینرو رسیدن به درک درستی از فرآیندهای فیزیولوژیکی، مسیر تشخیص مراحل حساس به‌تنش گرمایی و بهبود آنان را تسهیل می‌سازد.
 مواد و روش‌ها: بذرهای ارقام تحقیقاتی مقاوم (LA2661 و LA2662) و حساس (LA3911) به­ تنش گرمایی گوجه­فرنگی، به منظور ارزیابی آثار افزایش دمای روز و شب مورد استفاده قرار گرفته شد. گیاهچه­های بدست آمده در شرایط دمایی بهینه (­ºC24 روز/­ºC18 شب) رشد کرده و پس از مشاهده اولین آغازه گل جهت اعمال تیمارهای تنش گرمایی روز شامل دماهای ­ºC28، ºC32 و ºC36 روز/ ­ºC18 شب و تیمارهای تنش گرمایی شب شامل دماهای ­ºC28، ºC32 و ºC36 شب/ ­ºC24 روز به مدت 7 روز به داخل اتاقک‌های رشد انتقال یافتند؛ سپس زنده­مانی، جوانه­زنی و رشد دانه­های گرده ارزیابی شد.
 یافته‌ها: نتایج آزمون­های اعمال تنش گرمایی روز نشان می­دهد که درصد زنده­مانی و جوانه­زنی دانه­های گرده و رشد لوله­گرده ارقام LA2661، LA2662 و LA3911 با افزایش دمای روز از ºC24 به­ ºC36 کاهش می­یابد که این کاهش برای رقم حساس LA3911 بیشتر است. همچنین، تنش گرمایی سبب افزایش دانه­های گرده تجزیه شده در رقم LA3911 شد. اعمال تنش گرمایی شب نیز، سبب کاهش درصد زنده­مانی دانه­های گرده هر سه رقم مورد مطالعه شد. ارقام مقاوم LA2661 و LA2662 درصد جوانه­زنی بیشتری نسبت به­رقم حساس LA3911 داشتند. همچنین افزایش دمای شب از ºC­18 به ºC­36­ سبب کاهش50 درصدی جوانه­زنی دانه­­های گرده شد. کاهش طول لوله­گرده، در تمامی ارقام و تیمارهای شب نیز، مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: آثار تنش گرما در مراحل اولیه­ی گلدهی که گل­ها قابل مشاهده­اند، زیاد می­­باشد و مراحل زایشی به‌دمای بالا بسیار حساس بوده و بر باروری و فرآیندهای بعد از تلقیح اثر می­گذارد و در نهایت سبب کاهش عملکرد می­شوند. تعداد دانه­های­گرده آزاد شده از گل گوجه­فرنگی به­شدت تحت تأثیر افزایش دمای روز نسبت به­محدوده دمایی طبیعی (ºC­22 تا ­ºC­24) رشد است. محققان بسیاری مدعی کاهش تعداد دانه­های‌گرده زنده با افزایش دما هستند، همچنین تعداد دانه­های­گرده غیرزنده در دمای ­ºC­36 روز و دماهای ºC­32 و ­ºC­36 شب بالا نسبت به­شرایط دمایی بهینه بیشتر است و به­نظر می­رسد افزایش دمای شب آثار جبران ناپذیرتری نسبت به افزایش دمای روز ایجاد می­کند.

جنبه‌های نوآوری:
  1. تنش گرمای شب به عنوان عامل اثرگذار بر جوانه‌زنی و زنده­مانی دانه­ های گرده گوجه­ فرنگی ارزیابی گردید.
  2.  طول لوله­ گرده با استفاده از آنالیزهای تصویری اندازه­گیری شد.
  3. تنش گرمایی در دوره خاصی از رشد زایشی اعمال و اثر آن بر گرده ­افشانی بررسی شد.
شماره‌ی مقاله: 9
واژه‌های کلیدی: دانه­ گرده، درجه حرارت روز، درجه حرارت شب، رشد لوله­ گرده، زنده ­مانی
متن کامل [PDF 506 kb]   (408 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فیزیولوژی بذر
دریافت: 1402/11/7 | ویرایش نهایی: 1403/3/20 | پذیرش: 1402/11/25 | انتشار الکترونیک: 1403/3/20
فهرست منابع
1. Begcy, K. and Dresselhaus, T. 2018. Epigenetic responses to abiotic stresses during reproductive development in cereals. Plant Reproduction, 31: 343-355. [DOI:10.1007/s00497-018-0343-4] [PMID] []
2. Bhattarai, S., Harvey, J.T., Djidonou, D. and Leskovar, D.I. 2021. Exploring morpho-physiological variation for heat stress tolerance in tomato. Plants, 10: 347. [DOI:10.3390/plants10020347] [PMID] []
3. Bueckert, R.A., Wagenhoffer, G., Hnatowich, C., and Warkentin, T.D. 2015. Effect of heat and precipitation on pea yield and reproductive performance in the field. Canadian Journal of Plant Science, 95: 629-639. [DOI:10.4141/cjps-2014-342]
4. Camejo, D., Rodriguez, P., Morales, M.A., Dell'Amico, J.M., Torrecillas, A. and Alarcon, J.J. 2005. High temperature effects on photosynthetic activity of two tomato cultivars with different heat susceptibility. Journal of Plant Physiology, 162: 281-289. [DOI:10.1016/j.jplph.2004.07.014] [PMID]
5. Cross, R.H., Mckay, S.A.B., Mchughen, A.G. and P.C. Bonham‐Smith. 2003. Heat‐stress effects on reproduction and seed set in Linum usitatissimum L. (flax). Journal of Plant Cell and Environment, 26: 1013-1020. [DOI:10.1046/j.1365-3040.2003.01006.x]
6. Devasirvatham, V., Gaur, P.M., Mallikarjuna, N., Tokachichu, R.N., Trethowan, R.M. and Tan, D.K.Y. 2012. Effect of high temperature on the reproductive development of chickpea genotypes under controlled environments. Functional of Plant Biology, 39(12): 1009-1018. [DOI:10.1071/FP12033] [PMID]
7. Din, J.U., Khan, S.U., Khan, A., Qayyum, A., Abbasi, K.S. and Jenks, M.A. 2015. Evaluation of potential morpho-physiological and biochemical indicators in selecting heat-tolerant tomato (Solanum lycopersicum Mill.) genotypes. Horticulture Environment and Biotechnology, 56(6): 769-776. [DOI:10.1007/s13580-015-0098-x]
8. Ding, X.L., Wang, X., Li, Q., Yu, L.F., Song, Q.J., Gai, J.Y. and Yang, S.P. 2019. Metabolomics studies on cytoplasmic male sterility during flower bud development in soybean. International Journal of Molecular Sciences, 20: 28-69. [DOI:10.3390/ijms20122869] [PMID] []
9. Djanaguiraman, M., Prasad, P.V.V., Boyle, D.L., and Schapaugh, W.T. 2013.Soybean pollen anatomy, viability and pod set under high temperature stress. Journal of Agronomy and Crop Sciences, 199: 171-177. [DOI:10.1111/jac.12005]
10. Driedonks, N., Rieu, I. and Vriezen, W.H. 2016. Breeding for plant heat tolerance at vegetative and reproductive stages. Plant Reproduction, 29: 67-79. [DOI:10.1007/s00497-016-0275-9] [PMID] []
11. Erickson, A.N., and Markhart, A.H. 2002. Flower developmental stage and organ sensitivity of bell pepper (Capsicum annuum L.) to elevated temperature. Journal of Plant Cell and Environment, 25: 123-130. [DOI:10.1046/j.0016-8025.2001.00807.x]
12. Hafidh, S., Potesil, D., Muller, K., Michailidis, C., Herrmannova, A., Fecikova, J., Ischebeck, T., Valasek, LS. and Zdrahal, Z. 2018. Dynamics of the pollen sequestrome defined by subcellular coupled omics. Journal of Plant Physiology, 178: 258-282. [DOI:10.1104/pp.18.00648] [PMID] []
13. Jagadish, K.S.V., Craufurd, P., Shi, W. and Oane, R. 2014. A phenotypic marker for quantifying heat stress impact during microsporogenesis in rice (Oryza sativa L.). Journal of Functional Plant Biology, 41: 48-55. [DOI:10.1071/FP13086] [PMID]
14. Jiang, Y., Lahlali, R., Karunakaran, C., Warkentin, T.D., Davis, AR. and Bueckert, RA. 2019. Pollen, ovules, and pollination in pea: success, failure, and resilience in heat. Journal of Plant, Cell and Environment, 42: 354-372. [DOI:10.1111/pce.13427] [PMID]
15. Jiang, Y., Lahlali, R., Karunakaran, C., Warkentin, T.D., Davis, AR. and Bueckert, RA. 2015. Seed set, pollen morphology and pollen surface composition response to heat stress in field pea. Journal of Plant Cell and Environment, 38: 2387-2397. [DOI:10.1111/pce.12589] [PMID]
16. Lahlali, R., Jiang, Y., Kumar, S., Karunakaran, C., Liu, X., Borondics, F., Hallin, E. and Bueckert R. 2014. ATR-FTIR spectroscopy reveals involvement of lipids and proteins of intact pea pollen grains to heat stress tolerance. Frontiers in Plant Science, 5: 747-762. [DOI:10.3389/fpls.2014.00747] [PMID] []
17. Morrison, M.J., Gutknecht, A., Chan, J. and Miller, S.S. 2016. Characterising canola pollen germination across a temperature gradient. Crop Pasture Science, 67: 317-322. [DOI:10.1071/CP15230]
18. Rajametov, S.N., Yang, E.Y., Jeong, H.B., Cho, M.C., Chae, S.Y. and Paudel, N. 2021. Heat treatment in two tomato cultivars: A study of the effect on physiological and growth recovery. Horticulturae, 7(5): 119-128. [DOI:10.3390/horticulturae7050119]
19. Shivanna, K.R. 2003. Pollen Biology and Biotechnology (1st ed.). CRC Press.
20. Singh, V., Nguyen, C.T., Yang, Z., Chapman, S.C., Oosterom, E.J. and Hammer, G.L. 2016. Genotypic differences in effects of short episodes of high-temperature stress during reproductive development in sorghum. Crop Science, 56(4): 1561-1572. [DOI:10.2135/cropsci2015.09.0545]
21. Sita, K., Sehgal, A., Hanumantha, B., Nair, R.M., Prasad, V., Kumar, S., Gaur, P.M., Farooq, M., Siddique, K.H.M., Varshney, R.K. and Nayyar, H. 2017. Food legumes and rising temperature: Effects, adaptive functional mechanisms specific to reproductive growth stage and strategies to improve heat tolerance. Frontiers in Plant Science, 8: 165-172. [DOI:10.3389/fpls.2017.01658] [PMID] []
22. Song, G., Wang, M., Zeng, B., Zhang, J., Jiang, C., Hu, Q., Geng, G. and Tang, C. 2015. Anther response to high-temperature stress during development and pollen thermotolerance heterosis as revealed by pollen tube growth and in vitro pollen vigor analysis in upland cotton. Planta, 241: 1271-1285. [DOI:10.1007/s00425-015-2259-7] [PMID]
23. Sun, M., Jiang, F., Zhang, C., Shen, M. and Wu, Z. 2016. A new comprehensive evaluation system for thermo-tolerance in tomato at different growth stage. Journal of Agricultural Science and Technology B, 6: 152-168. [DOI:10.17265/2161-6264/2016.03.002]
24. Xu, J., Wolters-Arts, M., Mariani, C., Huber, H. and Rieu, I. 2017. Heat stress affects vegetative and reproductive performance and trait correlations in tomato (Solanum lycopersicum). Euphytica, 8: 213-156. [DOI:10.1007/s10681-017-1949-6]
25. Zandalinas, S.I., Fritschi, F.B. and Mittler, R. 2021. Global warming, climate change, and environmental pollution: Recipe for a multifactorial stress combination disaster. Journal of Trends in Plant Science, 26: 588-599. [DOI:10.1016/j.tplants.2021.02.011] [PMID]
26. Zheng, E.h., De Su, S., Xiao, H. and Tian, H., 2019. Calcium: A critical factor in pollen germination and tube elongation. International Journal of Molecular Science, 20(2): 420-431. [DOI:10.3390/ijms20020420] [PMID] []
27. Zhou, R., Kjaer, K., Rosenqvist, E.,Yu, X., Wu, Z., and Ottosen, C.O. 2017. Physiological response to heat stress during seedling and anthesis stage in tomato genotypes differing in heat tolerance. Journal of Agronomy and Crop Science, 203: 68-80. [DOI:10.1111/jac.12166]
ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA
ارسال پیام به نویسنده مسئول

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله پژوهشهای بذر ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Iranian Journal of Seed Research

Designed & Developed by : Yektaweb

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.