Iranian Society of Crops and Plant Breeding Sciences

fa ارزیابی صفات بیوشیمیایی و عملکرد دانه ارقام آفتابگردان (.Helianthus annuss L) در واکنش به تنش گرمای انتهای فصل در منطقه اهواز Evaluation of biochemical traits and seed yield of sunflower (Helianthus annuss L.) cultivars in response to terminal heat stress in Ahvaz, Iran تخصصي Special پژوهشي Scientific & Research تنش گرما باعث بروز مجموعهای از تغییرات بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مولکولی در گیاهان شده و بر رشد و نمو گیاه اثر میگذارد. به‌منظور بررسی اثر تنش گرمای انتهای فصل بر صفات بیوشیمیایی و عملکرد دانه ارقام آفتابگردان، آزمایش مزرعهای در سال زراعی  97-1396 به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار در دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. سه تاریخ کاشت 20 آبان، 20 آذر و 20 دی در کرت‌های اصلی و پنج رقم آفتابگردان قاسم، فانتازیا، پروگرس، لاکومکا و شمس در کرت‌های فرعی در نظر گرفته شدند. زمان کاشت به‌هنگام (مطلوب) با شرایط دمایی مناسب به‌عنوان شاهد و زمان کاشتهای تأخیری و دیرهنگام به‌عنوان تنش گرمای متوسط و شدید در نظر گرفته شدند که در آنها دوره گلدهی و پر شدن دانه با تنش گرمای انتهای فصل مواجه بود. نتایج نشان داد که تنش گرمای انتهای فصل در کشت تأخیری و دیرهنگام در مقایسه با کشت به‌هنگام، باعث کاهش معنی‌دار محتوای کاروتنوئیدها (بهترتیب 27 و 56 درصد)، عملکرد دانه (بهترتیب 30 و 32 درصد) و روغن دانه (بهترتیب 18 و 28 درصد) و افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز (به ترتیب 63 و 55 درصد)، پراکسیداز (بهترتیب 107 و 56 درصد)، سوپراکسید دیسموتاز (بهترتیب 43 و 67 درصد) و محتوای کربوهیدراتهای محلول (بهترتیب 18 و 30 درصد) و مالون دی آلدئید (بهترتیب 46 و 98 درصد) شد. بین ارقام آفتابگردان تفاوت معنی‌داری از نظر صفات مورد مطالعه وجود داشت. رقم لاکومکا با بیشترین مقدار شاخصهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی کارآمد مانند محتوای کلروفیل، فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانی و محتوای کربوهیدراتهای محلول و کمترین محتوای مالون دی‌آلدئید، دارای بالاترین عملکرد دانه (1579 کیلوگرم در هکتار) و روغن دانه (608 کیلوگرم در هکتار) بود. رقم پروگرس در شرایط تنش گرما، کمترین درصد کاهش عملکرد دانه و روغن را داشت، در عین حال رقم لاکومکا علیرغم کاهش بیشتر عملکرد دانه و روغن در شرایط تنش، در هر سه زمان کاشت نسبت به رقم پروگرس برتری داشته و برای کاشتهای به‌هنگام، تأخیری و دیرهنگام مناسب‌تر به‌نظر می‌رسد.   Introduction: Climate change is a very serious threat to crops production in all regions around the world. Heat stress is a consequence of climate change that affects biochemical, physiological and molecular processes of crop plants, causing alterations in crop growth, development, and productivity. Terminal heat stress is the most widespread and type of heat stress in the world that limits crop productivity and ultimately food security. Sunflower is moderately tolerant to heat stress. It can tolerate higher temperatures without suffering from heat stress. However, sunflower is more susceptible to heat stress from early flowering to grain filling. Hence, it may be severely damaged when exposed to terminal heat stress. Biochemical and physiological responses in crop plants are modified under heat stress. It has been shown that tolerance to heat stress in crop plants is associated with an increase in antioxidant enzyme activities. The physiological and biochemical responses to heat stress vary among crop plant species and genotypes which can be used for development of cultivars with high temperature tolerance in crop plants. Materials and Methods: This experiment was carried out in 2017-2018 growing season in Ahvaz, Iran, using as split-plot arrangement in randomized complete block design with three replications. Main plots consisted of three sowing date including; 11th November, 11th December and 11th Janauary, and five sunflower cultivars including; Qasem, Fantasia, Shams, Lakomka and Progress were randomized in sublpots. Sowing on 11th November was considered as normal sowing date, and sowing on 11th December and 11th January were delayed and late sowing dates, respectively. In the two latter sowing dates, flowering and grain filling periods were exposed to moderate and severe terminal heat stress. Results: Terminal heat stress in delayed and late sowing dates caused significant reduction in carotenoid content (27% and 56%, respectively), seed yield (30% and 32%, respectively) and oil yield (18% and 28%, respectively), but increased catalase (63% and 55%, respectively), peroxidase (107% and 56%, respectively) and superoxide dismutase (43% and 67%, respectively) enzyme  activities, carbohydrate concentrations (18% and 30%, respectively) and malondialdehyde concentration (46% and 98%, respectively), when compared to normal sowing date. There was significant differences among sunflower cultivars for most of studied traits. Lakomka cultivar with the highest values of biochemical and physiological indices such as chlorophylle content, antioxidant enzyme activities and carbohydrates concentration and with the lowest malondialdehyde concentration had the highest seed yield (1579 kg.ha-1) and oil yield (608 kg.ha-1) under terminal heat stress. Conclusion: Exposure to moderate and severe terminal heat stress differently influenced physiological and biochemical traits in sunflower cultivars. The severity of terminal heat stress played an important role in the cultivars responses. Progress cultivar had the lowest reduction in oil and seed yield under terminal heat stress, however, cv. Lakomka showed highest seed and oil yield in all three sowing dates. Therefore, it can be concluded that cv. Lakomka is suitable for being sown in normal, delayed and late sowing dates due to least variability in its seed yield.   آفتابگردان, تنش گرما, روغن دانه, فعالیت آنتی اکسیدانی و کربوهیدرات‌های محلول Antioxidant activity, Heat stress, Seed oil content, Soluble carbohydrates and Sunflower 275 293 http://agrobreedjournal.ir/browse.php?a_code=A-10-204-1&slc_lang=fa&sid=1 Behnoosh Sheikh Mamo بهنوش شیخ ممو behnoshsssheykh22@gmail.com 10031947532846009804 10031947532846009804 No Former MSc Student, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران Afrasyab Rahnama افراسیاب راهنما a.rahnama@scu.ac.ir 10031947532846009805 10031947532846009805 Yes Associate Prof., Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران Payman Hassibi پیمان حسیبی p.hassibi@scu.ac.ir 10031947532846009806 10031947532846009806 No Associate Prof., Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران