روش‌های تشخیص توانایی تنظیم اسمزی در گندم

روش اندازه گیری میزان رشد کولئوپتیل درشرایط خشک به عنوان یک شاخص جهت تشخیص توانایی تنظیم اسمزی در گندم بحث خواهیم نمود.  نتایج آزمایشاتی که تا اواسط دهه 80 ادامه داشتند نشان داده بودند که بین برگ پرچم ژنوتیپ های مختلف گندم از لحاظ توانائی تنظیم اسمزی اختلا?ات اساسی وجود داشته و این اختلافات در توانائی تنظیم اسمزی با میزان ماده خشک و عملکرد تولید شده در شرایط مزرعه همبستگی دارد. همچنین معلوم شده بود که ‌عملکرد بیشتر ژنوتیپ های دارای توانائی تنظیم اسمزی ناشی از زیادتر بودن شاخص برداشت و میزان تبخیر و تعرق آنها می باشد.‌ به نظر می رسید که با انتخاب ژنوتیپهای دارای توانایی تنظیم اسمزی در شرایط خشک می توان محصول را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد با وجود اینکه تشخیص ژنوتیپ های مطلوب از لحاظ توانایی تنظیم اسمزی با اندازه گیری پتانسیل آب ، پتانسیل اسمزی ومحتوی آب نسبی در شرایطی که خشکی اعمال می شود و کاربرد روش هایی که تا کنون ذکر شده است امکان پذیر است اما هنگامی که تعداد ژنوتیپهای مورد مطالعه زیاد باشند کاربرد این روش ها، پر زحمت و بسیار وقتگیر خواهد بود.

 لذا روش ساده تری برای تشخیص ژنوتیپهای مطلوب مخصوصاً در برنامه های اصلاحی که تلاقی در آنها صورت می گیرد و در نسل های ت?کیک تعداد زیادی لاین به دست می آید ، موردنیاز خواهد بود. متاس?انه تا آن موقع هنوز چگونگی وراثت و ژن مسئول در بروز تنظیم اسمزی شناسائی نشده بودند. و همان طور که جلوتر ذکر خواهد شد بعد از شناسایی ژن مذکور روشهای ساده تری برای شناسایی ژنهای مطلوب ارائه شدند.

 ولی در این مرحله تصور بر این بود که در صورتی که بتوان توانائی تنظیم اسمزی را در همان هفته اول رشد گیاه یعنی هنگامی که کولئوپتیل و ریشه چه درحال رشد هستند با استفاده از صفات رشدی آنها تشخیص داد ، این مشکل تاحد زیادی ساده خواهد شد. اتفاقاً در همان سالها گزارشی منتشر شده بود مبنی براینکه طول کولئوپتیل در دو ژنوتیپ با توانایی اسمزی متفاوت ، فرق می کند . لذا چنین انتظار می‌رفت که اختلاف ژنوتیپها ناشی از اختلاف در رشد سلولها که خود ناشی از افزایش مواد محلول برای حفظ تورژسانس وافزایش حجم سلول است ، باشد . البته همبستگی بین رشد ومیزان حفظ تورژسانس در برگهای کاملاً رشد یافته در چند ژنوتیپ قبلاً بدست آمده بود اما اینکه این همبستگی در اندامهای در حال رشد مثل کولئوپتیل هم وجود داشته باشد مشخص نبود حتی بعضی از دانشمندان یک همبستگی منفی بین میزان طویل شدن و فشار تورژسانس یافته بودند .خوشبختانه بعدا معلوم شد که این همبستگی ها غیر واقعی و در واقع ناشی از اثرات حاصل از نحوه برش دادن بافت روی غلظت شیره سلولی می باشد. بااین حال خوشبختانه گزارشات زیادی مبنی بر وجود اختلافات ژنتیکی از لحاظ میزان طویل شدن ریشه و ساقه در گیاهچه‌های مختلف وجود داشت بنابراین با فراهم بودن این اطلاعات فقط باید مشخص می‌گردید که آیا می توان این اختلافات را به اختلا? در توانائی تنظیم اسمزی نسبت دادیا خیر .

آزمایش مربوطه بسیار ساده بود بعد از انتخاب 6 لاین از نسل که از تلاقی دو والد متضاد از لحاظ توانایی تنظیم اسمزی بدست آمده بودند، این لاین ها به دو دسته دارای تواتائی تنظیم اسمزی و فاقد توانائی تنظیم اسمزی تقسیم ‌شدند. تقسیم بندی بر اساس آزمایشاتی که روی واکنش برگ پرچم در حفظ تورژسانس در شرایط خشک (به روش‌هائی که در شماره‌های قبلی ذکر گردید) صورت گرفت. بذور پس از جوانه زنی در محلول 20 درصد وزنی پلی اتیلن گلیکول با وزن ملکولی 6000[1][1] که پتانسیل آب آن  45/0-  مگاپاسکال می‌باشد قرار گرفته و در شاهد فقط آب اضافه شد. پس از 21 ساعت در حرارت 22 درجه  سانتیگراد طول کولئوپتیل اندازه گیری شد. تنش آب با اضا?ه کردن مقادیر متفاوت آب نیز اعمال شد. دراین روش چون تنش در طول دوره جوانه زنی حاکم بوده است می توان با اطمینان از بروز واکنش اسمزی در برابر آن، پتانسیل اسمزی و پتانسیل آب جوانه ها را اندازه گیری نمود. طول ساقه‌چه و ریشه‌چه، مقادیر محتوی نسبی آب‌، پتانسیل آب و پتانسیل اسمزی  نیز اندازه گیری شدند. در آزمایش سوم که در حرارت 22 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 76 درصد انجام شد، تنش آب با باز گذاشتن درب ظر? که باعث تبخیر تدریجی آب و در نتیجه بروز تنش می‌گردید اعمال شد. در تیمار شاهد، آب با استفاده از یک رابط نخی که یک سر آن در ظرف آب و سر دیگر در ظرف جوانه زنی قرار داشت مداوماً به محیط اضافه شد پس از دو روز طول کولئوپتیل و مقادیر پتانسیل آب و پتانسیل اسمزی در چند نمونه اندازه گیری شدند.

جدول 1 : متوسط طول (L)و رشد (G)گیاهچه های ژنوتیپ های مختلف گندم که دارای توانایی تنظیم اسمزی زیاد و توانایی تنظیم اسمزی کم در برگ پرچم هستند در حضور یا عدم حضور پلی اتیلن گلیکول 6000 که بر حسب مقدار محتوی آب نسبی (بر حسب درصد) در پتانسیل اسمزی 5/2-  مگاپاسکال داده شده است. طول و رشد هر دو  بر حسب میلی متر هستند.