Get a site

پاسخ­های رویشی، فیزیولوژیکی و ژنتیکی دو گونه بلوط زاگرس(Q.brantii و Q. libania)تحت تنش خشکی

پایان نامه ‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ جنگلداری

عنوان:

پاسخ­های رویشی، فیزیولوژیکی و ژنتیکی دو گونه بلوط زاگرس(Q.brantii و Q. libania)تحت تنش خشکی

استاد راهنما:

دکتر رقیه ذوالفقاری

 

فهرست مطالب:
فصل اول
۱-۱- مقدمه و هدف ۲
۱-۲-کلیات ۳
۱-۲-۱- نقش آب در اعمال گیاهان ۳
۱-۲-۲- تنش. ۴
۱-۲-۳- تنش خشکی ۵
۱-۲-۴- جنگل­های زاگرس. ۶
۱-۲-۵- بلوط ۸
۱-۲-۶- اثر تنش خشکی بر خصوصیات مورفولوژیکی درختان ۹
۱-۲-۶-۱- تعداد برگ ۱۰
۱-۲-۶-۲- رشد ریشه و ساقه ۱۱
۱-۲-۶-۳- بیوماس. ۱۲
۱-۲-۷- پارامتر­های فیزیولوژیک و تاثیر تنش خشکی بر روی آن­ها ۱۲
۱-۲-۷-۱- محتوای نسبی آب. ۱۳
۱-۲-۷-۲- عملکرد فتوسیستم ∏ ۱۴
۱-۲-۷-۳- نرخ نشت الکترولیت ۱۴
۱-۲-۷-۴- تبادلات گازی ۱۵
۱-۲-۷-۵- فتوسنتز ۱۶
۱-۲-۷-۶- تعرق. ۱۶
۱-۲-۷-۷- هدایت روزنه­ای ۱۷
۱-۲-۷-۸- عناصر غذایی ۱۷
۱-۲-۷-۸-۱- نقش فسفر. ۱۸
۱-۲-۷-۸-۲- نقش پتاسیم. ۱۸
۱-۲-۷-۸-۳- نقش سدیم. ۱۹
۱-۲-۷-۸-۴- نسبت سدیم به پتاسیم. ۲۰
۱-۲-۸- نشانگر مولکولی. ۲۰
۱-۲-۸-۱- نشانگر مولکولیAFLP. 23
۱-۲-۹- واکنش زنجیره­ای پلی­مراز PCR)) . 25
۱-۲-۱۰- بیان ژن. ۲۶
۱-۲-۱۰-۱- مراحل مختلف بیان ژن. ۲۷
۱-۲-۱۱- واکنش نسخه­برداری معکوس (RT). 28
۱-۲-۱۱-۱- PCR همراه با نسخه­برداری معکوس (RT-PCR 28
فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده
۲-۱- ویژگی­های مورفولوژیک و رویشی ۳۰
۲-۲- ویژگی­های فیزیولوژیکی. ۳۱
۲-۲-۱- محتوای نسبی آب. ۳۱
۲-۲-۲- عملکرد فتوسیستم ∏ ۳۲
۲-۲-۳- نشت الکترولیت ۳۴
۲-۲-۴- فتوسنتز و هدایت روزنه­ای ۳۴
۲-۳- جذب عناصر ۳۵
۲-۴- شناسایی ژن­های مرتبط به خشکی با بهره گرفتن از cDNA- AFLP. 36
فصل سوم: مواد و روش­ها
۳-۱- نحوه جمع آوری و کاشت بذر گونه­های مورد مطالعه. ۴۰
۳-۲- روش اعمال تنش کمبود آب و برداشت نهال­ها. ۴۰
۳-۳- اندازه­ گیری پارامتر­های مورفولوژیکی و رویشی. ۴۱
۳-۴- اندازه ­گیری پارامتر­های فیزیولوژیک. ۴۲
۳-۴-۱- اندازه ­گیری محتوای نسبی آب ۴۲
۳-۴-۲- اندازه گیری عملکرد فتوسیستم ∏ ۴۲
۳-۴-۳- اندازه ­گیری نرخ نشت الکترولیت. ۴۲
۳-۴-۴- اندازه ­گیری تبادلات گازی. ۴۴
۳-۴- ۵- اندازه ­گیری سدیم و پتاسیم قابل جذب توسط گیاه. ۴۴
۳- ۵- مطالعات مولکولی. ۴۶
۳- ۵- ۱- استخراج RNA 46
۳- ۵-۲- تهیه ژل آگارز- (یک درصد) ۴۷
۳-۵-۳- تهیه loding day. 47
۳- ۵-۴- تهیه MOPS [1X] (محلول تانک). ۴۸
۳- ۶- تجزیه و تحلیل داده­ ها ۴۸
۳-۶-۱- اندازه ­گیری شاخص تحمل (STI) 49
فصل چهارم: نتایج و بحث
۴-۱- نتایج وبحث پارامتر­های رویشی ۵۰
۴-۲- نتایج و بحث پارامتر­های فیزیولوژیک ۵۳
۴-۳- نتایج و بحث جذب عنصر. ۵۵
۴-۴- نتایج و بحث شاخص تحمل ۵۹
۴-۵- نتایج و بحث فتوسنتز. ۶۰
۴-۶- نتایج و بحث همبستگی تبادلات گازی ۶۳
۴-۷- نتیجه ­گیری کلی و پیشنهادات ۶۷
۴-۷-۱- نتیجه ­گیری کلی ۶۸
۴-۷-۲- پیشنهادات ۶۹
منابع و مآخذ ۷۰
پیوست. ۸۷
 
فهرست جدول­ها
جدول ۱-۱- مهمترین نشانگر­های dna با مزایا و محاسن آن­ها. ۲۳
جدول ۴-۱- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات رویشی و مورفولوژیک مورد بررسی ۵۱
جدول ۴-۲- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه ۵۱
جدول۴-۳- مقایسه میانگین صفات رویشی و مرفولوژیک مورد بررسی در تیمار­های آبی مختلف ۵۲
جدول۴-۴- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات فیزیولوژیکی مورد مطالعه ۵۳
جدول۴-۵- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در دو گونه مورد مطالعه ۵۳
جدول۴-۶- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژیکی در تیمار­های آبی مختلف  ۵۴
جدول۴-۷- نتایج تجزیه واریانس(مقایسه میانگین) جذب عنصر. ۵۸
جدول۴-۸- مقایسه میانگین جذب عنصر در دو گونه مورد مطالعه. ۵۶
جدول۴-۹- مقایسه میانگین جذب عنصردرتیمار­های آبی مختلف ۵۶
جدول۴-۱۰- شاخص تحمل به تنش (STI) در دو گونه مورد مطالعه ۵۹
جدول۴-۱۱- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات مورد مطالعه.۶۱
جدول ۴-۱۲- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در دو گونه مورد مطالعه.۶۱
جدول ۴-۱۳- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در زمان­های مختلف۶۲
جدول ۴-۱۴- مقایسه میانگین صفات مورد بررسی در تیمار­های آبی مختلف۶۲
جدول ۴- ۱۵- نتایج همبستگی پارامتر­های تبادلات گازی در گونه وی­ول.۶۳
جدول ۴-۱۶- نتایج همبستگی پارامتر­های تبادلات گازی در گونه بلوط ایرانی.۶۴
 
فهرست شکل­ها
شکل۱-۱- واکنش زنجیره­ای پلی­مراز ۲۶
شکل ۱-۲- رونویسی ۲۷
شکل۱-۳- پردازش ۲۷
شکل ۱-۴- ترجمه ۲۸
شکل ۱-۵- نسخه برداری ­معکوس ۲۹
شکل ۴-۱- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت پتاسم برگ ۵۷
شکل۴-۲- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم برگ ۵۷
شکل۴-۳- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت سدیم ریشه. ۵۸
شکل ۴-۴- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم برگ   ۵۸
شکل ۴-۵- بر همکنش گونه و تنش خشکی برای صفت نسبت سدیم به پتاسیم ساقه  ۵۸
شکل۴-۶- تصویر ژل بار­گذاری شده
چکیده
جنگل­های زاگرس حدود۴۰ درصد از کل جنگل­های ایران را به خود اختصاص داده اند و بیشترین تأثیر را در تأمین آب، حفظ خاک، تعدیل آب و هوا و تعادل اقتصادی اجتماعی در کل کشور دارند. این جنگل­ها به علت دارا بودن اقلیم مدیترانه­ای دارای فصل خشک طولانی در طی دوره­ رویش گیاهی در طول سال بوده، و مقدار آب در دسترس در این جنگل­ها یک فاکتور محدود کننده­ی اولیه در تجدید حیات گونه­های این مناطق می­باشد. تنش­های غیر زیستی مانند خشکسا
لی پدیده­های مهمی هستند و بر روی سلامت، بهره­وری و تناسب جنگل­های ما اثر گذار می­باشند، بنابراین نیازمند به درک ژنومی و اکوفیزیولوژیکی پاسخ درختان جنگلی به تغییر شرایط آب و هوایی می­باشد. با بهره گرفتن از مطالعات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی، می­توانیم روش­های اصلاحی مختلفی که برای مقاومت به خشکی وجود دارند را شناسایی کنیم. در این آزمایش، بذور سه گونه بلوط مورد مطالعه (Q. brantii، Q.libania و Q.infectoria) در داخل گلدان پلاستیکی در فضای آزاد کاشته شدند (هرگلدان حاوی ۲-۱ بذر). نهال­های گونه Q.infectoria به علت سبز نشدن در این آزمایش لحاظ نگردید. جهت اعمال تنش نهال­ها به فضای گلخانه منتقل شدند و نهال­های سالم از هر گونه به ۴ دسته تیمار کنترل و تنش کمبود آب در سه سطح تقسیم شدند. نهال­های در نظر گرفته شده برای تنش کمبود آب آبیاری نشدند تا به ظرفیت مزرعه­ای مورد نظر (۷۰٪، ۵۰٪ و ۳۰٪ ظرفیت مزرعه­ای) رسیدند، ولی نهال­های کنترل هر روز آبیاری گردیدند تا محتوی آب خاک گلدان­ها در حدود ۱۰۰٪ ظرفیت مزرعه­ای نگه داشته شود. پس از برداشت نهال­ها، پارامترهای رویشی و مورفولوژی (ارتفاع نهال، طول ریشه، وزن برگ و ساقه و ریشه، تعداد کل برگ، نسبت برگ سبز به کل برگ، بیوماس، نسبت ریشه به ساقه، وزن خشک برگ، ریشه و ساقه) و پارامترهای فیزیولوژی (محتوی نسبی آب برگ و ساقه و ریشه (RWC)، نرخ نشت الکترولیت (EL)، عملکرد فتوسیستم II و تبادلات گازی) اندازه ­گیری شدند و در نهایت استخراج RNA از نمونه­های فریز شده برگ و ریشه انجام گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که تنش خشکی تاثیرات منفی بر پارامتر­های رویشی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی بلوط داشت، به طوری که اکثر پارامترهای رویشی و فیزیولوژیکی کاهش یافت اما نرخ نشت الکترولیت اندام­ها افزایش یافت. بر اساس نتایج بدست آمده از جذب عنصر تنش خشکی باعث افزایش میزان
پتاسیم در ریشه و ساقه گردید. همچنین نتایج نشان داد که میزان شاخص تحمل نیز در گونه بلوط ایرانی در تمام پارامتر­های مورد مطالعه به جز وزن تر و خشک برگ بیشتر از گونه وی­ول می­باشد. در این مطالعه گونه بلوط ایرانی نسبت به گونه وی­ول با جذب سدیم کمتر برگ و در نتیجه نسبت سدیم به پتاسیم کمتر و نیز کاهش تعداد برگ توانست تحمل بهتری را از خود نشان دهد. پارامترهای مربوط به تبادلات گازی نشان داد که تیمار تنش کمبود آب سبب کاهش معنی­داری در هدایت روزنه­ای، فتوسنتز، هدایت مزوفیلی و دی­اکسیدکربن زیر روزنه­ای به محیطی و تعرق شد. همچنین گونه وی­ول فتوسنتز، کارایی مصرف آب و تعرق بیشتری نسبت به بلوط ایرانی داشت. به طور کلی می­توان نتیجه ­گیری کرد که در هر دو گونه محدودیت روزنه­ای و غیر روزنه­ای باعث کاهش فتوسنتز گردید. همچنین گونه بلوط ایرانی به دلیل داشتن کارایی مصرف آب کمتر و کاهش بیشتر درصد تغییرات پارامتر­های گازی نسبت به گونه وی­ول از مکانیسم اجتناب از خشکی در زمان تنش بهره می­جوید. اما در مورد مطالعات مولکولی عمل استخراج RNA  صورت گرفت مرحله run کردن نمونه نیز انجام شد ولی در مرحله الکتروفورز به علت مشاهده نشدن نوار­های مربوط بهRNA  مطالعات مولکولی موفقیت­آمیز نبود.

۱-۱- مقدمه و هدف
جنگل­­های زاگرس از گسترده­ترین اکوسیستم­های جنگلی در حال تخریب در ایران می­باشند و دومین اکوسیستم طبیعی بعد از جنگل­های شمال محسوب می­شوند که از لحاظ حفاظت آب و خاک و مسائل اقتصادی، اجتماعی اهمیت بالایی دارد (حسینی و همکاران، ۱۳۸۷). بنابراین احیاء و غنی­سازی این جنگل­ها با گونه­های مختلف جنس بلوط که مهمترین جنس تشکیل دهنده­ی آن است، ضروری می­باشد (ذوالفقاری، ۱۳۸۷). اما جنگل­های زاگرس به دلیل داشتن اقلیم مدیترانه­ای، دارای فصل خشک طولانی در طی دوره­ رویش گیاهی و پراکنش نامنظم بارندگی در طول سال هستند و در نتیجه مقدار آب در دسترس این جنگل­ها به عنوان یک فاکتور محدود کننده اولیه در تجدید حیات گونه­ها به ویژه بلوط محسوب می­شود. طبق نظر محققین جنگل­های بلوط غرب در زمره جنگل­های خشکی­گرا هستند. سه گونه­ی بلوط در کل زاگرس وجود دارد که هر ۳ گونه بومی ایران می­باشند و مورد قبول اکثر گیاه شناسان ایران است. این گونه ها شاملQuercus infectoria  و Quercus libania  و  Quercus brantii می­باشند (جزیره­ای و ابراهیمی، ۱۳۸۲).
بر اساس مناطق رویشی، رویشگاه گونه­های مختلف زاگرس را به دو بخش متمایز تحت عنوان زاگرس شمالی و زاگرس جنوبی تقسیم نموده ­اند. زاگرس شمالی رویشگاه ویژهQuercus libani Olivier  است که البته در قسمت­هایی از این حوزه با Q. infectoria Olivier یاLindl  Q. brantii یا با هر دو مخلوط می­گردد. اما زاگرس جنوبی که دارای اقلیم خشک­تری نسبت به زاگرس شمالی است، رویشگاه ویژه گونه Q. brantii است (جزیره­ای و ابراهیمی، ۱۳۸۲).
تنش­های غیر زیستی مانند خشکسالی پدیده­های مهمی هستند و بر روی سلامت، بهره­وری و تناسب جنگل­های ما اثر گذار می­باشند، بنابراین نیازمند به درک ژنومی و اکوفیزیولوژیکی پاسخ درختان جنگلی به تغییر شرایط آب و هوایی می­باشد (راجورا و همکاران[۱]، ۲۰۱۱). کمبود آب، یک مشکل جهانی رو به افزایش است. کمبود آب تولید بسیاری از اکوسیستم­های طبیعی را مخصوصاً در اقلیم­های خشک محدود می­ کند. به علاوه تنش آبی به عنوان مهمترین تنش غیرزیستی نقش مهمی در کاهش تنوع ژنتیکی و عملکرد گیاهان در جهان دارد (کوچکی و همکار
ان،۱۳۸۴).  هر چند جنگل­های غرب ایران از نظر وسعت بیشترین سطح جنگل­های کشور را داراست، اما از نظر اقتصادی (تولید چوب) بعد از جنگل­های شمال کشور قرار دارد و نقش اصلی این جنگل­ها حفاظت از آب و خاک است که نباید نادیده گرفته شود. بنابراین به منظور احیاء جنگل­های غرب کشور به ناچار باید از گونه­های سازگار و بومی جنگل­های زاگرس استفاده گردد (فتاحی،۱۳۷۸).
بارتلس و سانکار[۲] (۲۰۰۵) بیان کردند که خشکی علاوه بر ایجاد تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی، در سطح مولکولی نیز تغییراتی را به­وجود می­آورد. تا امروزه مطالعات کمی در زمینه­ تنش­های محیطی بر روی درختان جنگلی صورت گرفته که هدف اصلی آ­­نها شناسایی و ایجاد واریته­هایی است که بتوانند به خوبی در برابر تنش­ها از خود مقاومت نشان داده و محصول بیشتری تولید نمایند. از این­رو استفاده از فن­های جدید جهت انجام مطالعه بر روی تنش­ها­ی محیطی امر­ی اجتناب ناپذیر بوده و از لحاظ اقتصادی نیز قابل توجیه است (خویدکی، ۱۳۸۹). با بهره گرفتن از مطالعات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و مولکولی، می­توانیم روش­های اصلاحی مختلفی که برای مقاومت به خشکی وجود دارند را شناسایی کنیم (نوروزی، ۱۳۸۳).
بررسی­ها نشان داده که زادآوری طبیعی جنس بلوط اغلب با مشکلاتی مواجه است (تادانی[۳] و همکاران، ۱۹۹۵) و کیفیت پایین نهال­های بلوط نیز جنگل­کاری با این گونه را با مشکل روبرو کرده است (کلارک[۴]و همکاران،۲۰۰۰)، بنابراین مطالعه خصوصیات مورفولوژیکی و رویشی (ریچ [۵]و همکاران، ۱۹۹۲) و همچنین مشخصات فیزیولوژیک (جذب و انتقال و فتوسنتز) روی مقاومت گیاه در برابر خشکی دارای اهمیت بسیار می­باشد و بر این اساس است که اختلاف در استراتژی مقاومت به خشکی در گیاهان در گونه­ها یا اکوتیپ­های مختلف وجود دارد (لویا و فرناندزالس[۶] ، ۱۹۹۸).
امروزه روش­هایی استفاده می­شود که می­توانند اظهار متفاوت ژن­ها را در بین نمونه­های آزمایشی شناسایی کنند. یکی از بهترین این روش­ها cDNA-AFLP می­باشد که این روش به دلیل ­تکرارپذیری و حساسیت بالا، به وفور مورد استفاده قرار می­گیرد (باچم[۷] و همکاران، ۱۹۹۶). روشcDNA – AFLP به ما اجازه می­دهد تا اظهار متفاوت از رونوشت­ها را با بهره گرفتن از PCR تشخیص دهیم.
با توجه به مطالب گفته شده در بالا و اهمیت روز افزون خشکی و تخریب جنگل­های زاگرس و عدم موفقیت در جنگل­کاری­ها، تحقیق حاضر در نظر دارد به بررسی و مطالعه پاسخ­های مرفولوژیکی، فیزیولوژیکی و ژنتیکی با بهره گرفتن از نشانگر مولکولی cDNA-AFLP، نهال­های سه گونه بلوط ایرانی، دارمازو و وی­ول نسبت به تنش خشکی به منظور شناخت عکس­العمل­های گونه­های مختلف بلوط با تنش کمبود آب، بپردازد.

سوالات اصلی این پژوهش به شرح ذیل می­باشد:

  • آیا تنش خشکی باعث ایجاد تفاوت الگو­های باندی اظهار شده cDNA-AFLP در سه گونه بلوط زاگرس، نسبت به کنترل می­شود؟
  • آیا شدت تنش خشکی یا تیمار­های آبی مختلف در بروز الگو­های باندی و نوع الگو­های موثر است؟
  • آیا ­بافت­های ریشه و برگ از نظر نوع الگو­های باندی در واکنش به خشکی متفاوت هستند؟
  • آیا گونه­های مختلف بلوط زاگرس از نظر پاسخ به پارامتر­های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و جذب عناصر با هم تفاوت دارند؟

هدف­های این پژوهش نیز با توجه به سوالات مطرح شده در بالا به صورت زیر می­باشد:

  • تعیین تفاوت­های موجود در الگو­های باندی گونه­های مختلف بلوط با بهره گرفتن از cDNA-AFLP در حالت تنش خشکی نسبت به کنترل برای شناسایی باند­های Informative در هر گونه به طور جداگانه.
  • مقایسه­ الگوهای باندی بیان شده هر یک از بافت­های ریشه و برگ.
  • مقایسه پاسخ­های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و جذب عناصر در سه گونه بلوط زاگرس و شناسایی مقاوم­ترین گونه بر اساس پارامتر­های مورد مطالعه.

 
تعداد صفحه : ۱۰۷
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]