نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم گیاهی و گیاهان داروئی، دانشکده کشاورزی مشگین شهر، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استادیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اردبیل، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اردبیل، ایران

10.22059/jci.2025.389854.2916

چکیده

هدف: این پژوهش با هدف مطالعه توان ذخیره­سازی و انتقال مجدد در میانگره‌های ساقه ارقام مختلف جو دیم رشد یافته در مناطق با آب‌وهوای متفاوت اجرا شد.
روش پژوهش: تعداد هشت رقم جو (چهار رقم جو دوردیفه شامل خرم، فردان، آرتان، قافلان و چهار رقم جو شش ردیفه شامل برزین، اکسین، جلگه، مهتاب) به‌صورت دیم در شهرستان مشگین‌شهر (منطقه مدیترانه‌ای با زمستان سرد) و جعفرآباد مغان (منطقه نیمه حاره­ای با زمستان نیمه­سرد) در سال زراعی 1403-1402 کاشته شدند. تجمع و انتقال مجدد مواد فتوسنتزی در سطح میانگره‌های ساقه (پدانکل، پنالتی­میت و میانگره‌های زیرین) به‌صورت وزنی اندازه­گیری شد.
یافته‌­ها: مناطق موردآزمایش از نظر آب‌وهوا متفاوت بودند. در شرایط مشگین‌شهر، بالابودن مقدار بارش و پایین‌بودن میانگین دما باعث طولانی­ترشدن فصل رشد در قیاس با شرایط مغان شد. طول میانگره‌های بالایی (پدانکل و پنالتی­میت) در شرایط مشگین‌شهر بیش‌تر از مغان بود. در مقابل، میانگره‌های زیرین در شرایط مغان نسبت بیش‌تری از طول ساقه را تشکیل دادند. حداکثر وزن پدانکل، پنالتی­میت و میانگره‌های زیرین در شرایط مشگین‌شهر به‌ترتیب در 18، 18 و 15 روز بعد از گرده‌افشانی و در شرایط مغان به‌ترتیب در چهار، چهار و چهار روز بعد از گرده‌افشانی به‌دست آمد. حداکثر وزن میانگره‌ها (تجمع مواد فتوسنتزی)، مقدار انتقال مجدد ذخایر و مقدار عملکرد دانه در ساقه در شرایط مشگین‌شهر بیش‌تر از مغان بود. اثر متقابل رقم در مکان عموماً برای حداکثر وزن و حداکثر وزن مخصوص میانگره‌ها و ساقه معنی­دار نبود. باوجود این‌که مقدار این صفات با تغییر مکان تغییر کرد، اما رتبه ارقام برای این متغیرها تقریبا ثابت ماند. در شرایط مشگین‌شهر و مغان، بیش‌ترین مقدار وزن و وزن مخصوص میانگره‌ها در ارقام برزین و جلگه مشاهده شد.  اثر متقابل رقم در مکان برای انتقال مجدد از میانگره‌ها و ساقه معنی­دار بود. تغییر مکان از یک طرف باعث تغییر در مقدار صفات و از طرف دیگر باعث تغییر در رتبه ارقام برای این صفات شد. ارقام جلگه و برزین در آزمایش مشگین‌شهر و ارقام برزین و اکسین در آزمایش مغان بالاترین مقدار انتقال مجدد تجمعی را داشتند.
نتیجه‌­گیری: در هر دو مکان موردآزمایش، مقدار ذخیره­سازی و انتقال مجدد در میانگره‌های زیرین ساقه بیش‌تر بود. میانگره‌های زیرین دارای طول، وزن و وزن مخصوص بالا می­توانند در اول فصل بهار مقادیر مناسبی از مواد فتوسنتزی را ذخیره کرده و در انتهای فصل رشد فعالانه آن را به دانه‌ها انتقال دهند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Dynamics of photoassimilates in the stem internodes of rainfed barley cultivars grown under regions with different climate

نویسندگان [English]

  • Mehdi Joudi 1
  • Asghar Mehraban 2

1 Department of Plant Science and Medicinal Herbs, Meshgin-Shahr Faculty of Agriculture- University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

2 Ardabil Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Ardabil, Iran.

چکیده [English]

Objective: This research aimed to investigate the potential of photoassimilate accumulation and remobilization in the stem internodes of rainfed barley cultivars grown in regions with contrasting climates.
Method: Eight barley cultivars (four two-rowed and four six-rowed) were cultivated under rainfed conditions in Meshginshahr (Mediterranean region with cold winters) and Jafarabad-Moghan (semi-tropical region with semi-cold winters) during the 2023–2024 growing season. Photoassimilate accumulation and remobilization were assessed in the stem internodes (peduncle, penultimate, and lower internodes) by measuring changes in dry weight.
Results: The two experimental sites exhibited distinct climatic conditions. Meshginshahr experienced higher precipitation and lower average temperatures, resulting in a longer growing season compared to Moghan. Internode length varied: the upper internodes (peduncle and penultimate) were longer in Meshginshahr, while the lower internodes contributed a higher proportion to total stem length in Moghan. The maximum dry weights of the peduncle, penultimate, and lower internodes in Meshginshahr were observed at 18, 18, and 15 days after anthesis, respectively; in Moghan, these maxima occurred at 4, 4, and 4 days after anthesis. Internodes in Meshginshahr accumulated greater amounts of photoassimilates, exhibited higher remobilization of reserves, and supported higher grain yields per stem than those in Moghan. Significant variability was observed among cultivars across morphologic, physiological, and agronomic traits. Generally, cultivar× location interactions were non-significant for maximum internode weight and specific weight, indicating consistent cultivar rankings across sites despite trait variations. Notably, Barzin and Jolgeh exhibited the highest internode weights and specific weights in Meshginshahr and Moghan, respectively. However, complex interactions were observed for internode and stem remobilization, with location influencing both trait values and cultivar rankings. Jolgeh and Barzin in Meshginshahr, and Barzin and Oxin in Moghan, demonstrated the highest cumulative remobilization.
Conclusions: In both regions, lower internodes showed the greatest potential for accumulation and remobilization of photoassimilates. To maximize dry matter accumulation early in the season and facilitate effective remobilization toward grain filling, these internodes should ideally possess appropriate length, weight, and specific weight. These findings suggest that selecting cultivars with optimal lower internode traits could improve yield potential in rainfed barley cultivation under variable climatic conditions

کلیدواژه‌ها [English]

  • Accumulation
  • Lower internodes
  • Peduncle
  • Rainfed barley
  • Remobilization
جودی، مهدی؛ احمدی، علی؛ محمدی، ولی‌اله؛ عباسی، علیرضا؛ محمدی، حمید؛ اسماعیل‌پور، محمد؛ بیات، زینب و ترکاشوند، بهروز (1389). بررسی تجمع و آزاد­سازی مواد فتوسنتزی ساقه در ارقام زراعی گندم­های ایران تحت شرایط فاریاب و تنش خشکی طی فاز رشد زایشی. مجله علوم گیاهان زراعی ایران، 41 (2)، 328-315.
جودی، مهدی؛ اسماعیل‌پور، محمد و مهری، شهرام (1402). تجمع و انتقال مجدد مواد فتوسنتزی در گندم: جنبه­های زراعی و مورفوفیزیولوژیکی. تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 5 (2)، 382-365.
سرآبادانی­تفرش، راضیه؛ شبر، زهراسادات؛ شهبازی، مریم؛ بی همتا، محمدرضا و شربتخواری، ماهرخ (1398). بررسی ذخایر ساقه و انتقال مجدد آن‌ها در برخی ارقام و لاین­های جو تحت تنش خشکی انتهای فصل. فرایند و کارکرد گیاهی، 8 (32)، 297-279.
عبدی، س (1401). تأثیر تنش آبی بر عملکرد، اجزای عملکرد و تسهیم مواد فتوسنتزی رقم­های جو (Hordeum valgare L.) در مرحله زایشی. علوم گیاهان زراعی ایران، 53 (2)، 125-109.
مرکز آمار، فناوری اطلاعات و ارتباطات، معاونت برنامه ریزی اقتصادی، وزارت جهاد کشاورزی (1402). آمارنامه کشاورزی محصولات زراعی. 1401-1400.
 

References

Abdi, S. (2022). Effect of water stress on yield, yield components and photoassimilates partitioning of barley cultivars (Hordeum vulgare L.) at reproductive stage. Iranian Journal of Field Crop Science, 53 (2), 109- 125. (In Persian).
Center for Statistics, Information and Communication Technology, Vice President of Economic Planning, Ministry of Agricultural Jihad. (2023). Agricultural statistics of crops 2021–2022. (In Persian).
Dodig, D., Rancic, D., Vucelic, R.B., Zoric, M., Savic, J., Kandic, V., Pecinar, I., Stanojevic, S., Seslija, A., Vassilev, V., & Pekic–Quarrie, S. (2017). Response of wheat plants under post–anthesis stress induced by defoliation: II. Contribution on peduncle morpho–anatomical traits and carbon reserves to grain yield. The Journal of Agricultural Science, 155, 475-493. https://doi.org/10.1017/S0021859616000551
Ehdaie, B., Alloush, G.A., & Waines J.G. (2008). Genotypic variation in linear rate of grain growth and contribution of stem reserves to grain yield in wheat. Field Crops Research, 106, 34-43. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2007.10.012
Ehdaie, B., Alloush, G.A., Madore M.A., & Waines J.G. (2006b). Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: II. Postanthesis changes in internode water soluble carbohydrates. Crop Science, 46, 2093-2103.  https://doi.org/10.2135/cropsci2006.01.0013
Ehdaie, B., Alloush, G.A., Madore, M.A., & Waines J.G. (2006a). Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: I. Postanthesis changes in internode dry matter. Crop Science, 46, 735-746. https://doi.org/10.2135/cropsci2005.04–0033 
FAO. (2023). FAOSTAT: Production: Crops and livestock products. In: FAO. Rome. Cited December 2023
Fischer, R.A. (2011). Wheat physiology: a review of recent developments. Crop and Pasture Science, 62, 95-114. https://doi.org/10.1071/CP10344
Gurumurthy, S., Arora, A., Krishna, H., Chinnusamy, V., & Hazra K.K. (2023). Genotypic capacity of post-anthesis stem reserve mobilization in wheat for yield sustainability under drought and heat stress in the subtropical region. Frontiers in Genetics, 14, 1180941. https://doi.org/10.3389/fgene.2023.1180941
Joudi, M., & Van den Ende, W. (2018). Genotypic variation in Pre– and Post–anthesis dry matter remobilization in Iranian wheat cultivars: Associations with stem characters and grain yield.  Czech Journal of Genetic and Plant Breeding, 54(3), 123-134. https://doi.org/10.17221/93/2017-CJGPB
Joudi, M., Ahmadi, A., Mohamadi, V., Abbasi, A., Vergau­wen, R., Mohamadi, H., & Van den Ende, W. (2012). Com­parison of fructan dynamics in two wheat cultivars with different capacities of accumulation and remobilization under drought stress. Physiologia Plantarum, 144, 1-12. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2011.01517.x
Joudi, M., Ahmadi, A., Mohammadi, V., Abbasi, A., Mohammadi, H., Esmailpour, M., Bayat, Z., & Torkashvand, B. (2010). Evaluation of stem reserves accumulation and remobilization in Iranian wheat cultivars under irrigated and post-anthesis drought stress conditions. Iranian Journal of Field Crop Science, 41 (2), 315-328. (In Persian).
Joudi, M., Esmaeilpour, M., & Mehri, S. (2023). Storage and remobilization of photoassimilates in wheat: Agronomic and morpho- physiologic aspects. Crop Science Research in Arid Regions, 5(2), 356-382. (In Persian).
Joudi, M., Esmailpour, M., Mohammadi, V., & Ahmadi, A. (2024). Employing entire stem might underestimate the amount of carbohydrate remobilization in wheat. Cereal Research Communications, 52, 1163-1174. https://doi.org/10.1007/s42976-023-00451-w
Joudi, M., Esmailpour, M., Mohammadi, V., & Ahmadi, A. (2025). Post‑anthesis dry matter dynamics in the internodes of wheat cultivars grown under contrasting conditions: associations among agro‑physiological traits. Cereal Research Communications, 53, 309-323. https://doi.org/10.1007/s42976-024-00541-3
Reynolds, M.P., & Borlaug, N.E. (2006). Applying innovations and new technologies for international collaborative wheat improvement. The Journal of Agricultural Science, 144, 95-110.  https://doi.org/10.1017/S0021859606005879
Saint Pierre, C., Trethowan, R., & Reynolds, M. (2010). Stem solidness and its relationship to water–soluble carbohydrates: association with wheat yield under water deficit. Functional Plant Biology, 37, 166-174. https://doi.org/10.1071/FP09174
Sarabadani Tafresh, R., Shobbar, Z.S., Shahbazi, M., Bihamta, M.R., & Sharbatkhari, M. (2019). Evaluation of stem reserves and remobilization in barley lines and cultivars under terminal drought stress. Plant Process and Function, 8 (32), 279-298. (In Persian).
Thapa, S., Rudd, J.C., Jessup, K.E., Liu, S., Baker, J.A., Devkota, R., & Xue, Q. (2022). Middle portion of the wheat culm remobilizes more carbon reserve to grains under drought. Journal of Agronomy and Crop Science, 208(6), 795-804. https://doi.org 10.1111/jac.12508
Vosoghi Rad, M., Jami Moeini, M., Taherian, M., & Mohammad A. (2022). Accumulation and remobilization of assimilates in different genotypes of durum wheat under terminal drought stress. Journal of Crop Science and Biotechnology, 25, 191-214. https://doi.org/10.1007/s12892-021-00123-3
Wakabayashi, Y., Morita, R., Yamagishi, J., & Aoki, N. (2022). Varietal difference in dynamics of non–structural carbohydrates in nodal segments of stem in two varieties of rice (Oryza sativa L.) at pre– and post–heading stages. Plant Production Science, 25(1), 30-42. https://doi.org/10.1080/1343943X.2021.1914513
Xue, G.P., Mclntyre, C.L., Jenkins, C.L.D., Glassop, D., van Herwaarden, A.F., & Shorter R. (2008). Molecular dissection of variation in carbohydrate metabolism related to water–soluble carbohydrate accumulation in stems of wheat. Plant Physiology, 146, 441-454. https://doi.org/10.1104/pp.107.113076