Iranian Journal of Seed Research

fa اثر تنش گرما بر جوانه‌زنی و رشد دانه‌های گرده گوجه‌فرنگی (‌Solanum lycopersicum‌) در شرایط آزمایشگاهی The effects of heat stress on germination and growth of tomato (Solanum lycopersicum) pollen grains under laboratory conditions فیزیولوژی بذر Seed Physiology پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">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:</div> <ol> <li dir="RTL" style="margin-right: 47px; text-align: justify;">تنش گرمای شب به عنوان عامل اثرگذار بر جوانه‌زنی و زندهمانی دانه های گرده گوجه فرنگی ارزیابی گردید.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 47px; text-align: justify;"> طول لوله گرده با استفاده از آنالیزهای تصویری اندازهگیری شد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 47px; text-align: justify;">تنش گرمایی در دوره خاصی از رشد زایشی اعمال و اثر آن بر گرده افشانی بررسی شد.</li> </ol> <div style="text-align: justify;"></div> <div style="text-align: justify;">Extended abstract Introduction: The effects of temperature increases on the growth of tomato fields are among the obvious results of global warming and are considered an important issue that should be investigated. To maintain and develop the cultivation systems of this crop, a proper understanding of the heat tolerance mechanisms and physiological responses in tomatoes should be achieved. The primary objective of this research is to discover the impact of heat stress on the germination and growth of pollen grains in research tomato germplasms. The researchers' knowledge about the response of different tomato cultivars to abiotic stresses is limited and only the effects of enzymes involved in the response process, heat shock proteins and some hormones have been investigated. The process of detecting heat stress-sensitive stages and their enhancement is facilitated by having a correct understanding of physiological processes. Materials and methods: The seeds of heat-resistant (LA2661 and LA2662) and -sensitive (LA3911) research cultivars of tomato were used to evaluate the effects of increasing day and night temperatures. The obtained seedlings were grown under optimal temperature conditions (24°C day/18°C night), and after observing the first flower primordium, were incubated in growth chambers to apply daytime heat stress treatments, including temperatures of 28°C, 32°C and 36°C day/18°C night and night stress treatments including temperatures of 28°C, 32°C, and 36°C at night/ 24°C day for 7 days. Pollen grains were then evaluated for their survival, germination, and growth. Results: The findings of the daytime heat stress tests show that the percentage of survival and germination of pollen grains and growth of pollen tubes of cultivars LA2661, LA2662 and LA3911 decreased as daytime temperature rose from 24°C to 36°C. This reduction is more noticeable for the sensitive cultivar LA3911. Degraded pollen grains increased in the LA3911 cultivar due to heat stress. The survival percentage of pollen grains in all three studied cultivars decreased due to the application of heat stress at night. The resistant cultivars LA2661 and LA2662 had a higher germination percentage compared to the sensitive cultivar LA3911. Pollen grains germination decreased by 50% as a result of increasing the night temperature from 18°C to 36°C. Pollen tube length was reduced in both cultivars and night treatments. Conclusion: The effects of heat stress in the early stages of flowering when flowers are visible are high, and reproductive stages are very sensitive to high temperatures and affect fertility and processes after insemination, and finally, they lead to yield loss. The daytime temperature increase relative to the natural temperature range (22°C to 24°C) during growth severely impacts the number of pollen grains released from tomato flowers. The number of non-living pollen grains is higher at 36°C day and 32°C and 36°C night temperatures compared to optimal temperature conditions. It appears that the increase in nighttime temperature results in more severe consequences than the increase in daytime temperature. Highlights: <ol> <li style="margin-left:8px; text-align:justify">Night heat stress was assessed as a factor that influences the germination and survival of tomato pollen grains.</li> <li style="text-align:justify; margin-left:8px">Image analysis was used to measure the length of the pollen tube.</li> <li style="text-align:justify; margin-left:8px">The effect of thermal stress on pollination was investigated during a specific period of reproductive growth.</li> </ol> </div> دانه گرده, درجه حرارت روز, درجه حرارت شب, رشد لوله گرده, زنده مانی Day temperature, Night temperature, Pollen grain, Pollen tube growth, Survival 137 150 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-637-1&slc_lang=fa&sid=1 Mahvash Majdi مهوش مجدی Majd.mahvash@yahoo.com 100319475328460012163 100319475328460012163 No Ferdowsi Univ. of Mashhad دانشگاه فردوسی مشهد Reza Tavakkol Afshari رضا توکل افشاری tavakolafshari@um.ac.ir 100319475328460012164 100319475328460012164 Yes Ferdowsi Univ. of Mashhad دانشگاه فردوسی مشهد Hamid Reza Khazaee حمیدرضا خزاعی Khazaie41@yahoo.com 100319475328460012165 100319475328460012165 No Ferdowsi Univ. of Mashhad دانشگاه فردوسی مشهد Amin Mirshamsi Kakhki امین میرشمسی کاخکی mirshamsi@um.ac.ir 100319475328460012166 100319475328460012166 No Ferdowsi Univ. of Mashhad دانشگاه فردوسی مشهد