توسعه برنج باسماتی پر محصول

مترجم: فردوس عادلی مسبب

توسعه برنج باسماتی پر محصول

G.S.Khush and Dela Cruz

مترجم: فردوس عادلی مسبب

 

 وضعیت تاکسونومی برنج

تا حالا، ارقام برنج به سه زیرگونه هندی، ژاپنی و جاویی رده بندی می شدند و  برنج باسماتی در زیرگونه هندی قرار می گرفت. با این حال، تحلیل های زادشناختی 1688 رقم برنج از کشورهای مختلف آسیایی بر اساس تجمع اللی در 15 جایگاه آیزوزیمی باعث شد تا تمام ارقام برنج به شش گروه تقسیم شود. اخیرا، پیشنهادهای اوکا(1987)  و جاکوت و آرنود(1979) پذیرفته شده است. این پیشنهاد نشان می دهد که زیرگونه های ژاپنی و جاوایی به هم نزدیکند و به یک گروه همانندی تعلق دارند و هردوی آن ها در گروه VI قرار می گیرند. زیرگونه های هندی در گروه I قرار دارند. برنج های زودرس و مقاوم به خشکی هندوستانی و بنگلادشی در گروه II قرار داده شدند.  برنج های غرقابی آب عمیق (شناور) از بنگلادش، گروه های III و IV را تشکیل می دهند. انواع برنج های باسماتی در گروه V قرار گرفته اند و این گروه نیز شامل برنج های معطری است که در افغانستان رشد می کنند، مانند: باراه، لاوانجین و صدری ایران، بسیاری از برنج های معطر که در هندوستان، بنگلادش، نپال و برمه کشت می شوند به این گروه تعلق دارند.

پراکندگی جغرافیایی برنج های باسماتی

       مرکز اصلی تکامل برنج های باسماتی گروه V، کوهپایه های  هیمالیا در استان ایندیان اوتار پرادش و بیهار و منطقه ترای نپال بود و از آن جا به شمال غربی پنجاب هندوستان و پاکستان، افغانستان، ایران و عراق و شمال شرقی بنگلادش برمه و استان ایندیان بنگال، آسام و مانی پور انتشار یافت. این ارقام از غرب تا استان ایندیا انتشار دارد: راجستاتن، مادیا پرادش، ماهاراسترا، گوجرت، اوریزا و غیره. ارقام معطر مشهور متعلق به گروه V در حال حاضر با نام های مختلف مانند: کاتاریب هوگ، بد شاهب هوگ، پرادب هوگ، موهانب هوگ، تولسی ماجری، پانخاری، کامود، آمبهوموهار، کالانمک، هانسرج، تیلاک چاندان، بیندلی، تولسی ماجری مشخص می شوند. با این حال، برنج های باسماتی ویژه در اوتارپرادش، راجستان، آریانا، پنجاب، ناحیه جامو و کشمیر و پنجاب قلمرو پاکستان مورد بهره برداری قرار می گیرند.

مناطق کشت و میزان محصول برنج های باسماتی

     سطح کل زراعت ارقام برنج باسماتی از سالی به سال دیگر متغیر است. بهترین تخمین های سطح زیر کشت عبارتند از: یک میلیون هکتار در هند و 750 هزار هکتار در پاکستان جدول 1). در طرح های آزمایشی، میزان محصول 3 تا 4 تن برهکتار تولید شده است. متوسط میزان محصول مزارع کشاورزان حدود 2 تن بر هکتار است. بنابراین، کل تولید جهانی برنج باسماتی کم تر از 4 میلیون تن شلتوک می باشد. هند و پاکستان هر ساله، هرکدام حدود چهار صد هزار تن برنج سفید صادر می کنند و بقیه توسط مردم این نواحی به مصرف می رسد. قسمت عمده این محصولات به کشورهای زیر صادر می گردد: آسیای میانه       ( ایران، عربستان سعودی، عراق و عمان)، اروپا ( انگلستان، روسیه، آلمان فدرال و نیوزیلند) و آمریکای شمالی (کانادا و ایالات متحده).

 

جدول 1

سطح زیر کشت ارقام برنج باسماتی

 کشور

استان

سطح زیر کشت ( میلیون هکتار)

هندوستان

اولترا پرادش

آریانا

پنجاب

راجستان

هیماچال پرادش

جامو

5/0

25/0

1/0

05/0

05/0

05/0

پاکستان

پنجاب

75/0

 

نشانویژگی های ریخت شناختی و کیفیتی دانه برنج باسماتی

       همه ارقام محلی برنج باسماتی قد بلند (150 تا 160 سانتی متر)، با ساقه خیلی ضعیف و رنگ سبز کم رنگ و برگ های آویزان هستند. در زمان رسیدگی، ورس کرده و برداشت آن مشکل است. به دلیل ضعیف بودن ساقه و قد بلندی آن، به کود دهی خیلی حساس بوده وبا افزایش کود به مقدار بیش تر از 30 تا 40 کیلوگرم بر هکتار، میزان محصول افزایش نمی یابد. شاخص برداشت 25/0 تا 3/0 می باشد. خوشه برنج باسماتی دارای دانه های کم پشت و حدود 80 تا 90 دانه در خوشه است.

       برنج های باسماتی دارای دانه های بلند و باریک با طول(7 تا 8/6 میلی متر) و نسبت طول به قطر 5/3 تا 7/3 می باشند. دانه های آن اندکی خمیده بوده و موزی شکل هست. بعضی از ارقام باسماتی مانند باسماتی 370 اندکی شکم سفیدند.

       ارقام برنج باسماتی دارای آمیلوز متوسط (22 – 20)، درجه حرارت ژلاتینی متوسط، همبندی ژل (Gel consistency ) پایین و عطر شدید هستند. اغلب نشانویژگی های تشخیصی برنج عبارتند از: افزایش طول، نرمی و خوشمزگی. دانه های پخته مجزا باقی می مانند و پس از سرد شدن، ظاهر دانه و بافت نرم آن حتی پس از ساعت ها حفظ می شود.

وراثت نشانویژگی های کیفیتی برنج

       محتویات آمیلوز برنج یک ویژگی تک ژنی است. سطوح گوناگون محتویات آمیلوز یعنی برنج های واکسی، کم آمیلوز، متوسط آمیلوز و بالا، توسط آلل های چندگانه در جایگاه ژنی واکسی استقرار یافته برروی کروموزوم شماره 6 کنترل می شود. به طور مشابه، GT و همبندی ژل نیز از صفات تک ژنی هستند( تانگ و همکاران، 1989). بنابراین، اصلاح و تثبیت این نشانویژگی ها مشکل نیست. اما، استثمام عطر یک خاصیت کمی بوده و در تلاقی های بین برنج های معطر و غیر معطر با سطوح مختلف عطر تفرقه می یابد. ماهیت تک ژنی و دو ژنی عطر نیز گزارش شده است و یک ژن برای عطر با نشانگرهای ملکولی Tag  می شود (آهن، 1992).

       بنابراین، ممکن است یک ژن اصلی و چندین تغییر دهنده یا QTL برای عطر وجود داشته باشد. در وراثت افزایش طول دانه برنج اطلاعاتی قابل دست رسی نیست. در بروز این صفات یک ترکیب اصلی      G ×E (اثر محیط در زادشناسی) ملاحظه می گردد. کیفیت بهینه باسماتی در شمال غربی هند و شمال پاکستان در محل هایی که زمان رسیدگی مواجه با هوای سرد ماه اکتبر است، مشاهده گردیده است. نوع خاک زراعی در بروز کیفیت باسماتی تأثیر دارد.

اصلاح برنج های باسماتی

       برنج های باسماتی از زمان قدیم در شبه قاره هند بهره برداری می شده است. تعداد زیادی از آن ها در مزرعه آزمایشی پنجاب مورد مطالعه قرار گرفته اند. تعدادی خط خالص انتخاب و برای نشانویژگی های میزان محصول در واحد سطح مورد ارزیابی قرار گرفته است. انتخاب یک خط خالص به نام باسماتی 370 درسال 1933 انجام شده بود. از این رقم تاکنون به طور وسیعی در هردو کشور هند و پاکستان بهره برداری می شده است. در سال 1968 خط خالص دیگری در کالاشاکاکو تولید شد و باسماتی پاکستان نامگذاری گردید و هنوز پاکستان نیز مانند استان پنجاب هند، بهره برداری می شود. تعدادی خط انتخابی باسماتی از ایستگاه بررسی برنج ناجینا در اولترا پرادش به نام های T3 ( باسماتی دهرادوم) و T9 فراهم گردید. یک خط انتخابی دیگری نیز با نام باسماتی تراری تولید شده است که در آریانا به طور وسیعی بهره برداری می شود.

       پس از معرفی ارقام پر محصول IR8 و TN1 در سال 1960 برای اصلاح برنج های باسماتی پر محصول از راه وارد کردن ژن قد کوتاهی از IR8  و TN1 به آن ها در هردو کشور پاکستان و هندوستان برنامه های زادگیری آغاز گردید. مؤسسه تحقیقات برنج کالا شاه کاکو، این برنامه را در سال 1968 در پاکستان آغاز کرد. در هندوستان، تحقیقات برنج توسط سازمان های تحقیقاتی چندی مانند: تحقیقات برنج حیدر آباد، مؤسسه تحقیقات برنج کپورطلا، دانشگاه کشاورزی آریانا، ایستگاه بررسی برنج کائول و دانشگاه فنّی و کشاورزی جی بی پانت نگار انجام شد. همانطور که در جدول 2 نشان داده شد، چندین رقم باسماتی قدکوتاه معرفی شده است. با این حال، به غیر از ارقام باسماتی قد کوتاه معرفی شده در هندوستان، ارقام محلی دیگری نیز شناخته شدند که بسیار خوش کیفیت می باشند. کشاورزان همواره به تولید ارقام محلی پرمحصول اصرار دارند.

       در پاکستان، ارقام اصلاح شده باسماتی تقریبا جای گزین ارقام باسماتی محلی شده است. باسماتی 375 و سوپر باسماتی در مناطق تحت کشت باسماتی محلی پنجاب مرکزی و باسماتی 198 در نواحی جنوبی کشت می شوند. این سه رقم قدکوتاه نیستند. و قدمتوسط می باشند. کشت باسماتی 385 مناطق وسیعی را به خود اختصاص داده است. این ارقام نسبت به ارقام محلی 20 درصد افزایش محصول دارند( چودری و رحمان، 1986). اگرچه سطح عطری آن ها با ارقام محلی برابری نمی کند و پایدار نمی باشد.

 

 

 

 

 

جدول 2

 انواع باسماتی اصلاح شده در پاکستان و هندوستان

کشور

نام رقم

سال معرفی

سازمان اصلاح کننده

پاکستان

 

 

باسماتی 198

باسماتی 385

باسماتی سوپر

1978

1986

1996

مؤسسه تحقیقات برنج کالا شاه کاکو

مؤسسه تحقیقات برنج کالا شاه کاکو

مؤسسه تحقیقات برنج کالا شاه کاکو

هندوستان

باسماتی پنجاب 1

گوآرو

سابارماتی

سابارماتی اصلاح شده

پوزاباسماتی 1

کاستوری

1981

1985

1970

1971

1995

1995

ایستگاه بررسی برنج کپور طلا، پنجاب

ایستگاه بررسی برنج کائول آریانا

مؤسسه تحقیقات کشاورزی دهلی نو

مؤسسه تحقیقات کشاورزی دهلی نو

مؤسسه تحقیقات کشاورزی دهلی نو

مدیریت تحقیقات برنج حیدر آباد

 

دلایل عدم مؤفقیت در توسعه ارقام باسماتی قد کوتاه

       سی سال کار و تلاش زادگیری در چندین مؤسسه تحقیقاتی به منظور تولید ارقام باسماتی پرمحصول نتیجه نداده است. عوامل متعددی در این عدم مؤفقیت دخالت دارند:

       الف – برنج های باسماتی از نظر زادشناختی از ارقام پرمحصول قد کوتاه هندی متفاوتند و به یک گروه معین دیگری تعلق دارند. در برنج تلاقی های بین گروهی سطوح گوناگون عقیمی (پوکی دانه) را نشان می دهد و این صفت از روی نسل های در حال تفکیک عبور می کند.

       ب – تلاقی بین ارقام باسماتی و هندی قد کوتاه، نمی تواند یک طیف کاملی از ترکیبات را تولید کند. برای مثال، در چنین تلاقی هایی، در مقایسه با نسبت پیش بینی شده تفرق صفات  1: 3 ترکیبات قد کوتاه به ندرت متصور است. یک گامت حذف کننده مستقر در جایگاه ژنی sd-l قد کوتاهی می تواند باعث چنین پیچیدگی باشد.

       ج – عطر و افزایش طول دانه در اثر پخت از نشانویژگی های کمّی محسوب می گردند. ترکیب همه پلی ژن های این صفات به خط های همانند مشکل است.

       د – روش های تشخیصی برروی درجه عطری و بافت برنج پخته شده خط های درحال اصلاح مناسب نیست.

توسعه برنج های باسماتی پر محصول در مؤسسه بین المللی تحقیقات برنج

       فعالیت زادگیری به منظور توسعه برنج های باسماتی پر محصول در سال 1970 در مؤسسه بین المللی تحقیقات برنج آغاز شد. تلاقی های اصلی بین خط های اصلاح شده هندی آمیلوز متوسط و در جه حرارت ژلاتینی متوسط و باسماتی 370 انجام گردید و جمعیت های متفرق بزرگی رشد یافتند و تعداد کمی خط قد کوتاه انتخاب شدند. این خط ها دارای سطوح گوناگون عقیمی بودند و بعضی دارای هیکل گیاهی خوبی نبودند. از میان تلاقی این خط ها، تفرقه یافته های با پوکی کم و هیکل گیاهی بهتر انتخاب شدند. این تفرقه یافته های انتخابی از نظر محتویات آمیلوز، درجه حرارت ژلاتینی، عطر و افزایش طول دانه در اثر پخت، ارزیابی شدند. تلاقی های بین خط های انتخابی برای ترکیب همه خصوصیات کیفیتی سال ها طول کشیده است. ارقام باسماتی دیگری نیز در هندوستان و پاکستان معرفی شده اند که عبارتند از: سابارماتی، باسماتی پنجاب 1، پوزا باسماتی 1 و باسماتی 385. همه ساله 50 تا 100 تلاقی تهیه و 4000 تا 5000 خط اصلاحی کشت می شود. همه این خط ها برای خصوصیات کیفیتی دانه باسماتی در هرفصل ارزیابی می شوند. انتخاب ها برپایه پاکوتاهی، هیکل گیاهی مناسب زراعی، پوکی دانه کم، دوره رشد کوتاه و ترکیبات گوناگون کیفیت دانه قرار دارد. خط های با هیکل گیاهی نا مناسب و پوکی زیاد، فقدان عطر و افزایش طول دانه پس از پخت کم در هر نسلی حذف می گردد. پس از چندین دوره دورگ گیری و انتخاب مجدد، خط های با هیکل گیاهی بهتر و قد کوتاه و خصوصیات کیفیتی مشابه برنج های باسماتی انتخاب شدند (جدول 3). این خط ها سال های متمادی در تحقیقات بین المللی برنج در حال بررسی بوده و در هندوستان و پاکستان مرحله آزمایشی مشاهده ای را انجام می دهند. امیدواریم در طول 2 تا 3 سال آینده ارقام برنج باسماتی پر محصولی را به جامعه کشاورزان معرفی کنیم.

 

جدول 3

خط های دارای هیکل گیاهی توسعه یافته با نشانویژگی های دانه باسماتی در مؤسسه تحقیقات بین المللی برنج

خط اصلاح شده

بلندی گیاه (cm)

دوره رشد(روز)

طول دانه(mm)

آمیلوز(%)

درجه حرارت ژلاتینی

شدت عطر

افزایش طول دانه پس از پخت

IR70416-82-4-3

IR70416-78-2-3

IR70416-44-3-3

IR70416-95-1-1

IR70416-141-3-3

IR70423-169-2-2

IR70423-170-2-3

IR70446-85-3-2

باسماتی 370

90

92

90

93

95

95

93

94

161

116

113

115

112

119

116

117

116

118

00/7

22/7

78/6

26/7

06/8

84/6

14/7

98/6

98/6

21

21

18

20

22

21

21

21

22

I

I

Hi

Hi

I

Hi

Hi

Hi

Hi

قوی

قوی

قوی

قوی

متوسط

قوی

قوی

قوی

قوی

96/1

88/1

06/2

91/1

91/1

28/2

95/1

97/1

30/2

وضعیت برنج در ایران - با توضیح ناشر

وضعیت برنج در ایران

گزارش دهنده: ان- شوبها رانی

حیدرآباد -  هندوستان

این مقاله توسط یک محقق ارزشمند هندی از گزارش فائو تهیه شده است. نتایج آزمایشگاهی آن مورد تأیید این وبلاگ نیست. برای مثال درجه حرارت ژلاتینی غلط است و آمیلوز برمبنای یک معیاری تعیین شده که درسال 1369 به تبعیت از آقای دکتر جولیانو اعلام شده بود. اما جالب این که، تحلیل ها صحیح است واین چگونه ممکن است؟ مگر این که، تحلیل بر اساس اطلاعاتی به دست آمده باشد که دراین مقاله نباشد. اهمیت مقاله این است که اطلاعاتی درباره برنج ایران در خارج از کشور ارائه می دهد. ارقام برنج سپیدرود و خزر توسط استاد محمد صالح محمد صالحی با ابزارهای بسیار قدیمی ساخته شده اند و از شاهکارهای تحقیقاتی محسوب می گردند. در آن زمان به غیر از یک پمپ خلأ هیچ وسیله دیگری در اختیار استاد نبود.

با تشکر از N.Shobhha Rani     

The rice situation in Iran1

N. Shobha Rani

Directorate of Rice Research, Rajendranagar, Hyderabad, 500 030 India

The Islamic Republic of Iran is a vast country, covering 1 648 000 km2 and located between latitudes 25° and 40°N and longitudes 44° and 63°E. The country is dominated by two mountain ranges - Elburg and Zagros - while two great deserts extend over much of the central region, leaving about 20 million ha for crop production.

On account of the highly diverse climatic and soil conditions, only 12.5 million ha are cultivated annually with a wide range of food crops. Wheat, rice and barley are the most important cereals cultivated.

RICE SCENARIO

Rice is the staple food in Iran, with the quality of cooked rice outweighing all other considerations for Iranian consumers. The total area under rice is more than 600 000 ha and rice is grown in 15 provinces. However, more than 80 percent of rice area is distributed in the two northern provinces of Mazandaran and Gilan. It is estimated that 265 000 ha those in Mazandaran (including areas in Gorgan) and 230 000 ha in Gilan are under rice cultivation. The monthly temperatures and rainfall of Gilan - which are similar to those of Mazandaran - during the rice-growing season vary from 19° to 25°C and 25 to 125 mm, respectively. From 1.8 million tonnes in the late 1980s, rice production in Iran increased to 2.36 million tonnes in 1991 and 2.65 million tonnes in 1993, with the average yield being 3 780 kg/ha (rough rice). The per caput consumption of rice is around 28 kg per caput/year. As the demand and supply of rice in Iran are still not evenly balanced, the country imports around 400 000 to 500 000 tonnes of rice for domestic consumption (Fig.).

Figure: The rice situation in Iran - production, supply and imports

Almost all rice is grown under irrigated conditions in normal soils (pH 7.0-7.5) and yields are high, at 3 to 3.5 tonnes/ha for local and 5 to 7 tonnes/ha for improved varieties. Normally one crop of rice is taken from April/May to August/September with 100- to 130-day varieties, with the appropriate duration being 110 to 125 days. Some areas in Gilan and Mazandaran Provinces are suitable for producing a second crop, but careful thought needs to be given to whether a short-duration rice crop or a ratoon crop is better or, alternatively, whether another cropping pattern might be more profitable for farmers.

Drought is a problem in specific areas of certain southern provinces, while 200 000 to 300 000 ha in Mazandaran and Khuzistan are affected by salinity. The government at present is making determined efforts to bring in land consolidation at the rate of 1 000 ha per year in order to introduce farm mechanization.

The most important research priorities in Iran are breeding for high-yielding, quality rices and stabilizing yields through the incorporation of genes for resistance to blast, which is the major disease - bakanae disease, sheath blight and sheath rot are of minor importance. Research on stem borer is focused on biological control, and has shown so far that 80 percent control can be achieved in farmers' fields with the release of Trichogramma in floodwater. The Rice Research Institute of Iran (RRII), located at Rasht in Gilan Province, together with its affiliate in Amol in Mazandaran, is making a concerted effort to increase productivity per unit area so as to attain self-sufficiency. There is further scope for increasing area under rice in the southern provinces, which would raise rice production overall of Iran.

VARIETAL STATUS

Despite the low yields of local varieties (averaging 2.5 to 3.5 tonnes/ha), because of their excellent quality traits, more than 80 percent of the total rice area in Iran is still under these varieties, which are similar to basmati types and are characterized by tall stature (125 to 135 cm), a weak culm and droopy leaves. They have a long slender grain and a head rice recovery (HRR) of 60 to 63 percent, an intermediate amylose content (AC), aroma and elongation qualities. They are prone to lodging and are also susceptible to blast and stem borer. The most popularly grown local varieties are Hasan sarai, Domsiah, Binam, Hasani, Salari, Ambarboo and Sang tarom (Table 1).

TABLE 1

Quality characteristics of traditional local cultivars of Iran

Variety

Province

Aroma

Kernel length (mm)

Gelatinization temperature

Gel consistency (mm)

Amylose content (%)

Champa

Gilan

None

5.89

5.0

67

27.0

Hasani

Gilan

Strong

6.49

6.5

57

22.0

Domsefid

Gilan

Slight

7.69

5.0

100

23.0

Gharib

Gilan

Slight

5.89

4.7

100

22.8

Domzard

Gilan

Moderate

7.48

4.7

95

24.8

Shahpasand

Gilan

Moderate

8.68

5.0

100

23.2

Binam

Gilan

Strong

6.66

4.6

100

23.2

Domsiah

Gilan

Strong

7.51

6.0

77

22.2

Salari

-DO-

Slight

7.61

4.6

75

25.0

Domsorkh

Gilan

Slight

6.9

4.7

47

22.7

Dylamani

Gilan

Strong

6.4

4.9

35

22.0

Hasan sarai

Gilan

Moderate

6.7

3.0

29

22.8

Mosa tarom

Gilan

Strong

6.4

4.5

45

23.0

Ramzanali tarom

Mazandaran

Moderate

6.7

4.0

49

22.5

Dylamani tarom

Mazandaran

Moderate

6.6

4.8

45

23.8

Tarom mahali

Mazandaran

Strong

6.6

4.6

41

24.0

Sang tarom

Mazandaran

Strong

6.6

4.5

53

22.5

Zayandesh rood

Isfahan

Moderate

Medium

Intermediate

Soft

22.0

Sazandegy

Isfahan

Moderate

Medium

Intermediate

Soft

24.0

Ghasraldashti (P)

Fars

Strong

Medium

Low

Soft

24.0

Rahmatabadi (P)

Fars

Slight

Medium

Low

Soft

23.4

Kotsiah(P)

Fars

Moderate

Medium

Low

Soft

24.0

Gardeh mianeh

Azarbyjan

Slight

Short

Intermediate

Soft

23.0

Dane deraz mahali

Azarbyjan

None

Medium

Low

Medium

23.6

Champa lordegan

Cheharmahal Bakhteari

Strong

Low

Intermediate

Medium

23.6

The primary classification of Iranian rices is based on physical grain shape and market value. They are broadly classified into three categories by grain and shape:

i) Sadri: very long slender grain; >7 mm kernel length; superior cooking and eating qualities; aromatic; high grain elongation; susceptibility to blast and stem borer; average yield about 5 tonnes/ha. These rices sell in the market at a very high price of 400 tomans or more than US$1/kg.

ii) Champa: medium grain; smaller kernel and lower market value than the Sadri category but more resistant to environmental stresses, diseases and insects; higher yield than the Sadri group.

iii) Gerdeh: short and round grain; much lower market value but more resistant and higher yielding than the first two categories.

RESEARCH EFFORTS

Since the 1960s, research has been carried out on all aspects of rice agronomic practices related to seed rate, date of sowing, spacing, plant density, fertilizer schedule, pests and diseases and weed management practices. The varietal improvement projects have mainly concentrated on improving the local varieties through mass selection and hybridization, followed by the pedigree method and mutation breeding. Until the 1990s, these studies were scattered attempts among several of Iran's discipline-oriented research institutions.

However, for the purpose of unifying these disparate activities, RRII was established in 1993. The main focus of the new centre is the promotion of research related to the development of high-yielding rice varieties that are resistant to diseases and pests; modern techniques for increasing domestic rice production; and the implementation of research projects on farm mechanization, tillage systems and post-harvest technology.

The disciplines at RRII, in Rasht and Amol, are:
i) plant breeding; ii) pest, disease and weed control;
iii) water and soil science; and iv) agricultural engi-neering. Important activities include:

Plant breeding

  • Evaluation of INGER nurseries;
  • pedigree breeding method for improving grain quality;
  • use of mutation tool for selective rectification of defects in high-quality local types;
  • development of hybrid rice technology;
  • evaluation of IRRI basmati lines;
  • genetic studies of quantitative and quality traits by use of mating systems such as diallel mating;
  • correlation and path analysis for yield and its components;
  • estimating the extent of variability and heritability for grain yield and its components;
  • evaluation of Iranian germplasm for yield, quality and pest disease reaction;
  • characterizing Iranian germplasm using biochemical markers;
  • production of dihaploid pure lines from F1s through anther culture;
  • mapping genes that control grain quality traits so as to allow the development of marker-assisted selection methods;
  • studies on grain quality of traditional Iranian cultivars, including the effect of ageing, processing and the environment on quality parameters.

Plant pathology, entomology and weed control

  • Studies on biological agents controlling bakanae disease in rice-fields;
  • studies on control of rice blast with fungicides;
  • testing the efficiency of new fungicides for seed treatment to control bakanae disease;
  • studies on Trichogramma for controlling stem borer (Chilo suppressalis) in rice in Gilan and Mazandaran Provinces;
  • studying the synthetic sex pheromone for mating disruption in stem borer;
  • evaluation of new herbicides in rice-fields;
  • studies on sheath blight variation and biological control using either Trichoderma spp. or antagonistic bacteria (Pseudomonas spp.);
  • evaluation of resistance of native and improved rice varieties to stem rot disease in Gilan and Mazandaran Provinces;
  • investigation of effective factors in increasing resistance of rice cultivars to stem borer;
  • studying the effect of potassium on yield and blast disease infection in Mazandaran Province.

Agronomy and soil science

  • Studying the effect of planting date and spacing on yield and quality parameters;
  • determining the nitrogen requirement for IRRI basmati lines;
  • crop growth analysis;
  • identification of early-maturing varieties for double cropping;
  • experiments on lock lodging to study the feasibility of raising second rice crops by ratooning;
  • studying the uptake pattern of macronutrients during different stages of rice plant growth;
  • identifying associated N2-fixing bacteria isolated from the rice rhizosphere and determining nitrogen efficiency by the ARA method;
  • long-term evaluation of the cumulative effect of chemical fertilizer application on the fertility of paddy soils;
  • studying the effect of zinc on rice yields in continuously flooded soils;
  • evaluation of potassium status by modified Q/L and buffering power in Gilan paddy soils;
  • studies on sowing density in seedling boxes for transplanting through machines;
  • comparing the application of sprinkler and submerged irrigation for direct seeded and transplanted rice;
  • long-term experiments on the NPKS and Zn supplying capacity of soils for rice cultivation.

RESEARCH IN VARIETAL IMPROVEMENT

Hybridization breeding programmes have been aimed at improving the yield of local varieties and developing high-yielding varieties (HYVs) with desirable cooking and eating quality traits. At Rasht and Amol in the 1980s, several HYVs were developed (Table 2) with a high yield potential, ranging from 5 to 7 tonnes/ha, and a high degree of resistance to blast. About 60 000 ha in Mazandaran Province, which has about one-third of the total rice land in Iran, were planted to Amol 2 and Amol 3. Gradually they are being replaced by Khazar and Sepeed rood. In Gilan, Gil 1 and Gil 3 were the major varieties planted but Khazar, Sepeed rood and Bejar now occupy most of the area under HYVs. Except for Khazar and Gil 3, however, all these varieties lack aroma and have a high amylose content. As the Iranian market is dominated by aromatic rices that are flaky and soft when cooked, in spite of their high yield advantage, these varieties fetch a lower price than the traditional local types. Nemat, a newly released variety with high yield potential (>7 tonnes/ha) with a mild aroma and good grain quality, coupled with resistance to blast and tolerance to stem borer, is believed to have been planted to 13 000 ha in 1996 and may replace some of the traditional local types. Neda, another promising culture, also compares well with Nemat and covers 20 000 ha in Mazandaran Province. Dasht is another variety, with a yield of 6.5 to 7 tonnes/ha and resistance to blast, which occupied about 10 000 ha in 1996. Two IRRI basmati lines, IR62871-264-3-4 and IR62871-75-1-10, have been extensively tested over the last three years. They may be suitable and are likely to be released on account of their high yield (6.5 to 7.5 tonnes/ha) and desirable quality characters.

TABLE 2

High-yielding varieties released in Iran

Name

Duration (days)

Yield (tonnes/ha)

Amylose content (%)

Aroma

Resistance to:

 

 

 

 

 

Blast

Stem borer

Gilan

 

 

 

 

 

 

Gil 1

125

5.0

high

A

R

MR

Gil 3

130

5.0

high

P

R

S

Khazar

120

5.5

medium

Mild

R

MR

Sepeed rood

110-115

6.5

high

A

R

S

Bejar

125-130

6.5

medium

P

R

S

Mazandaran

 

 

 

 

 

 

Nemat

135-145

7.4

High/medium

Mild

Resistant

Moderately resistant

Neda

130-135

7.4

High/medium

Mild

Resistant

Moderately resistant

Dasht

120-130

6.5

Medium

Absent

Resistant

Moderately resistant

Amol 3

140-150

7.0

High

Absent

Resistant

Susceptible

Amol 2

115-120

6.0

High

Absent

Resistant

Moderately resistant

Haraz

120-130

6.5

Low

Absent

Resistant

Moderately resistant

Note: HYVs released for cultivation in other provinces: Choram 1 and Choram 2 in Kohkiloye-Boyerahmad; Ahvaz 1 in Khozestan; Zayanderud and Sazandgy in Isfahan.

Reducing the plant height of Mosa tarom (198 to 97 cm), its susceptibility to blast (from 9 to 4 or 5) and days to maturity from (132 to 117 days) as well as reducing days to maturity in Amol 3 are some of the objectives strongly pursued through gamma irradiation methods. An important project is under way to characterize the valuable Iranian rices using isozyme markers. Attempts are being made to develop rice hybrids following the three-line approach, but further support is needed in this area. Several studies on the genetics of quality, increased yields and agronomic traits are being studied by selective mating systems.

But most important is the collaborative study initiated under the IRRI-IRAN project which was successful in cloning and synthesizing the STS markers and RFLP markers to the aroma gene, which is a commendable achievement. Using bulk segregant analysis, material is being built up to identify RAPD markers linked to the blast resistant gene, which is yet another project planned with IRRI's technical cooperation. A double dose of the BT gene has been introduced in Tarom and Khazar through ballistic bombardment, and a large area in Mazandaran (18 000 ha) and Gilan (10 000 ha) Provinces use Trichogramma to control stem borer biologically.

PROBLEM SOLVING

Iranian rice production would benefit from:

  • the development of HYVs with superior grain quality of early and medium maturity groups, resistant to blast and tolerant of stem borer - such varieties could replace the traditional low-yielding local types, thereby stepping up overall rice production and productivity in the country;
  • suitable varieties tolerant of drought and salinity - such varieties would enable higher productivity in problem areas;
  • the possibility of raising a second rice crop in areas where it is feasible;
  • better extension backup to increase the area under HYVs.

The methods that are being followed to overcome the first point mentioned above (the need for improved HYVs) are:

  • the pedigree breeding method;
  • mutation breeding;
  • hybrid rice technology; and
  • using biochemical and molecular markers to determine the linkage groups controlling grain quality traits and eventually to develop marker-assisted selection (MAS) methods.

TABLE 3

Parentage of high-yielding varieties of Iran

Variety

Cross combination

Year of release

Amol 1

IR8/Domsiah

1979

Amol 2

IR28 (Introduction)

-

Amol 3

Sona (Introduction)

-

Ahvaz

IR5 (Introduction)

-

Gil 1

Mosa tarom/Ancitco

1979

Gil 3

IR498/Salari

1979

Khazar

IR36 sister sel./TNAU 7456

1982

Sepeed rood

Domsiah/IR8//Garm sadri

1987

Bejar

Domsiah/IR8//IR28

1995

Dasht

IR29/Amoli

-

Considerable progress has been achieved in developing HYVs by the pedigree method, as outlined above. Were it not for their lack of certain desirable quality traits, including aroma, HYVs would have replaced the local varieties over a considerable area in both provinces. However, owing to poor consumer acceptance at present, the area under HYVs is estimated to be only about 20 to 25 percent. Mutation breeding and hybrid rice technology have yet to produce findings that can be applied at the field level, while the collaborative studies under the IRRI-IRAN project on marker-assisted selection for quality traits is in the process of development, so the application of such innovative techniques will take a few more years.

TABLE 4

Grain quality characteristics of IR rice varieties used as donors in Iran's rice improvement programme

Variety

Grain size, shape, appearance

Cooking characteristics

 

Percentage total milled rice

Percentage head rice

Length

Shape

Chalkiness

Gelatinization temperature

Amylose content (%)

Gel consistency

IR5

68

40

Medium

Medium

White belly

Intermediate

High

Soft

IR8

71

36

Medium

Medium

White belly

Low

High

Hard

IR28

72

61

Long

Slender

Opaque

Low

High

Hard

IR29

71

63

Medium

Slender

Opaque

Low

Waxy

Soft

IR36

71

57

Long

Slender

Translucent

Intermediate

High

Medium

Although development of HYVs that have superior grain quality and are of early and medium maturity groups is the main objective, the parental materials used in crossing are not altogether the best quality donors. The parentage of Gil 1, Gil 3, Khazar, Sepeed rood, Bejar, Dasht and a few others (Table 3) as well as IR5, IR8, IR28, IR29, IR498 and the sister line of IR36, which do not possess desirable quality traits (Table 4), have been used as one of the parents, although the other parents are quality rices of Iran. All the IR varieties used have a high amylose content (AC) and IR29 is waxy as well. Varieties with a high amylose content cook dry, are less tender and become hard on cooling. Waxy rices, which have almost no amylose, become sticky and glossy on cooking. When the preference in Iran is for a long grain, intermediate amylose types with aroma and direct single crosses may not be the answer. Only IR36 is somewhat acceptable because of its intermediate gelatinization temperature (GT) and high amylose content but medium gel consistency (GC). The sister line of IR36 might have a soft gel consistency; hence Khazar, a derivative of the IR36 sister line/TNAU 7456, is the only variety with the best combination of traits (intermediate/medium amylose content, intermediate gelatinization temperature and a soft gel consistency. Since it also has a high yield potential, it has gained considerable acceptance among farmers as well as consumers, although caution must be exercised in selecting the parental materials.

Recommendations

i) There is a need to widen the genetic base. Although most Iranian rices are endowed with the best mix of quality traits, quality dwarf and tall rices from countries such as India, Thailand, Pakistan, the Philippines, INGER nurseries and IRRI basmati lines should be evaluated and utilized. Sterility problems, which are normally encountered when aromatic types are crossed with other groups of rice types, may not be a barrier with the availability of the wide compatibility (WC) gene in different genetic backgrounds. Convergent breeding, which aims at converging genes from diverse sources into a single hybrid, would be more useful. Three-way, double- and backcrosses and intermating between two F2 populations of single crosses to increase the frequency of useful recom-binants should also be attempted.

ii) A priori selection may not work, as the quality of rice cannot be judged by assessing the plant stature, agronomic and yield components. Donors and parental lines (in the case of a hybrid programme) must be screened for major quality traits and for blast resistance in uniform blast nurseries.

iii) Parental selection must either be on the basis of parental performance or according to methods that evaluate the parent on the basis of its progeny. Studies are being done on genetic action, combining ability for yield and quality characteristics and generation mean analysis. If parental selection is based on the results of such studies, including screening, it should be possible to isolate better and useful recombinants that combine both yield and quality.

iv) Since quality is the single most important factor in Iran, laboratories must first be strengthened at Rasht and Amol with the full involvement of a breeder and a cereal chemist. This is very important, as Iran is also attempting to develop hybrids. And experience (e.g. in India) shows that the reason for non-acceptance of hybrid varieties is their inadequate quality.

v) The exchange of local and improved germplasm with other countries with similar programmes must be encouraged. A highly successful breeding programme is one where the genetic diversity of experimental materials is sustained, thereby minimizing the genetic vulnerability that is inherent in the cultivation of uniform and closely related cultures over wide areas. The vast collection of quality rices available in Iran must be evaluated for agromorphological and quality parameters and disease resistance - especially to blast - although a large project to characterize these rices based on isozyme markers is under way.

vi) Iran has explored the possibilities of using DNA markers to map genes for aroma and gelatinization temperature via bulk segregant analysis, and work is in progress in collaboration with IRRI on the identification of RAPD markers linked to blast-resistant genes. Such efforts should be continued, as these studies would help not only in understanding the complex nature of quality traits but also in aiding marker-assisted selection.

vii) Emphasis may be put on the development of aromatic hybrids with desirable quality traits, and advantage should be taken of the CMS and restorer lines already developed in other countries.

La situation du riz en Iran

Voici un extrait du rapport d'une mission de consultation de la FAO dans le cadre de la CTPD. Les Iraniens, pour qui le riz est la nourriture de base, s'intéressent tout particulièrement à la qualité du riz cuit. La superficie totale vouée au riz dépasse 600 000 ha; dans les 15 provinces où celui-ci est cultivé, ses rendements sont élevés allant de
3-3,5 tonnes à l'hectare pour les variétés traditionnelles et de
5-7 tonnes à l'hectare pour les variétés améliorées. La priorité absolue en matière de recherche est la sélection de riz à haut rendement et la stabilisation des rendements par incorporation de gènes de résistance à la pyriculariose, la maladie de Bakanie, au flétrissement et à la pourriture. L'Institut iranien de recherche sur le riz, situé à Rasht dans la province de Gilan, et son annexe à Amol, dans la province de Mazandaran, sont responsables de la recherche dans le pays. Les recommandations de la mission de consultation incluent la nécessité d'élargir la base génétique du riz en Iran, l'examen des résultats des lignées parentales pour l'amélioration variétale de la qualité et de la productivité, l'échange de matériel génétique avec des pays voisins comme l'Inde, le Pakistan, etc., un renforcement des travaux sur les marqueurs de l'ADN liés aux gènes de résistance à la pyriculariose en collaboration avec l'IRRI, et la mise au point d'hybrides aromatiques possédant de bonnes caractéristiques de qualité.

Situación del arroz en el Irán

A continuación se ofrece un resumen del informe de una misión de consulta de la FAO en el contexto de la cooperación técnica entre países en desarrollo. El arroz es el alimento básico de la población del Irán, siendo la calidad del arroz cocinado la consideración preponderante para los consumidores iraníes. La superficie total plantada de arroz es superior a 600 000 ha, el arroz se cultiva en 15 provincias y los rendimientos son elevados, estando comprendidos entre 3,0 y 3,5 toneladas/ha para las variedades tradicionales y entre 5,0 y 7,0 toneladas/ha para las variedades mejoradas. La máxima prioridad de la investigación es obtener arroz de calidad de alto rendimiento y estabilizar los rendimientos mediante la incorporación de genes para aumentar la resistencia al añublo, a la enfermedad de Bakanae, al tizón de la espata y a la marchitez de la vaina foliar. El Instituto de Investigación sobre el Arroz del Irán, que tiene su sede en Rasht, en la provincia de Gilán, y su subinstituto en Amol, Mazandarán, están encargados de las investigaciones sobre el arroz en el país. La misión de consulta formuló varias recomendaciones relativas, entre otras cosas, a la necesidad de ampliar la base genética del arroz en el Irán, el examen de los resultados de las líneas parentales para mejorar tanto la calidad como la productividad de las variedades, el intercambio de material genético con países vecinos como la India, Pakistán, etc., la intensificación de las actividades relacionadas con marcadores de ADN asociados a genes de resistencia al añublo, en colaboración con el IRRI, y la obtención de híbridos aromáticos con los rasgos de calidad deseados.

 1 Excerpt from the report of an FAO/TCDC Mission to the Islamic Republic of Iran.

درشیوه کاشت سنتی ، برنج با رنج بسیار تولید می گردد

نویسنده: محمد رضا عادلی کودهی

درشیوه کاشت سنتی ، برنج با رنج بسیار تولید می گردد:

 

نقش زنان درتوسعه اقتصادی ، اجتماعی وفرهنگی آنچنان با اهمیت می باشدکه هرچه دراین باره گفته ویا نوشته شود ، بازهم کم گفته ویا نوشته شده است.

میزان مقاومت وتحمل زنان دربرابر سختیها وناملایمات بسیارزیادبوده وسخت کوشی وتلاش آنان (برای تامین زندگی فرزندانشان) ناخودآگاه آدمی را به تحسین اینهمه تلاش وفداکاری وامی دارد.

برای توضیح بیشترحضوربا اهمیت زنان درتوسعه اقتصادی جامعه مان ، میزان فعالیت وتاثیر گذاری زنان کشاورزی را مورد بررسی قرار می دهیم که بدون حضوراین زنان فداکار، تولید این محصول کشاورزی به آسانی میسرنمی گردد.این محصول که برنج نام دارد وازجمله محصولات کشاورزی می باشد که به سختی وبا رنج بسیار بدست می آید. برای تولید این محصول، زنان کشاورز نقش اصلی را داشته وبطوریقین، بدون تلاش وسخت کوشی ورنج آنان این محصول با ارزش تولید نمی گردد.

زحمات بی دریغ وبی شائبه زنان کشاورز درتمامی مراحل کاشت ، داشت وبرداشت سبب تولید برنج می گردد. میزان فعالیت وتحمل رنج بسیارزنان درهنگام کاشت برنج ، آنچنان آدمی را به تحسین آنان وامی دارد که آرزو می نماید، ای کاش، برای کاهش این همه رنج زنان برنجکار، بتوان راهی پیدا نمود.

این زنان درهنگام کاشت برنج( بعلت رنج وسختی فراوان ) به انواع بیماری ها مخصوصا" روماتیسم مبتلا می شوند که شنیدن ناله های آنان هرانسانی را آزرده خاطر می سازد.

علت اینکه زنان برنجکار ، این همه رنج ومشقت را برای تولید این محصول باارزش تحمل می نمایند، شیوه کاشت سنتی برنج می باشد.برای اینکه به این همه رنج زنان برنجکار خاتمه داده شود، بایستی این روش تولید برنج به شیوه مکانیزه (که ازانواع ماشین آلات کشاورزی استفاده می شود) تغییر یابد. شیوه مکانیزاسیون، ضمن اینکه میزان هزینه های تولید را کاهش می دهد ،سبب افزایش تولید ونیز بهره وری می گردد.

اما این برنجکاران به تنهائی قادر به تامین اینهمه امکانات برای تولید مکانیزه برنج نمی باشند وفقط با تشکیل تعاونیهای کشاورزی واستفاده ازشیوه کاشت تعاونی می توانند به این مقصود نائل آیند.

این برنجکاران با استفاده ازامکانات تعاونیها می توانند ضمن استفاده ازماشین آلات مختلف کشاورزی ازامکانات آموزشی( که درجهت تولید بهینه این محصولات انجام می گردد) ، استفاده نمایندوضمن اینکه سبب افزایش تولید می گردد به این همه رنج ومشقت زنان کشاورز (درجهت تولید برنج) پایان داده می شودوبا توجه به اینکه شادابی ونشاط را دراین زنان موجب می گردد ، باعث افزایش بهره وری می گردد.

شیوه صحیح آبیاری درتولید محصولات کشاورزی اهمیت بسزائی دارد

نویسنده: محمد رضا عادلی کودهی

شیوه صحیح آبیاری درتولید محصولات کشاورزی اهمیت بسزائی دارد:

 

نحوه درست آبیاری درکشاورزی ازآنچنان اهمیتی برخورداراست، که اگرمقدار مناسب آن رعایت نشود ، موجب ازبین رفتن محصولات کشاورزی می گردد.

کشاورزانی یافت می شوند، که هنوز بدرستی ازمقدار آب لازم برای محصولات خود بی اطلاع بوده وبا افزایش ویا کاهش آن نابودی محصولات کشاورزی خودرا موجب گشته اند.

حال سئوال این است. که آیا همه محصولات کشاورزی به یک اندازه و یک مقدار به آب نیازدارند؟ پاسخ این سئوال مسلما" خیراست. زیرا ، مثلا" برنج به آب فراوانی نیازداشته واگراین نیازتامین نشود ، سبب متوقف شدن رشد آن ودرنتیجه تمامی محصول ازبین خواهد رفت.

اما هندوانه ، خربزه وخیار به آب کمتری نیازدارد واگر به آن آب زیادی برسد ، موجب نابودی آن خواهد گردید.

مقصود ازبیان این موضوع این است ، که برای رشد یک گیاه، علاوه بر خاک وهوای مناسب ، نحوه صحیح آبیاری نیز ازاهمیت بسیاری برخوردار است ، که اگر ازروش علمی استفاده شود ، ضمن اینکه سلامت گیاه تضمین می شود ، باعث رشد آن می گردد.

محصولات کشاورزی نیزازآن دسته گیاهان هستند که علاوه برخاک وهوای مناسب به آب مناسب نیازدارند، واگردرشیوه آبیاری روشهای علمی را رعایت نکنیم ، موجبات نابودی محصولات کشاورزی را فراهم خواهیم نمود.

روشهای علمی فقط با شیوه کاشت مکانیزه امکان پذیراست ودرروشهای سنتی کشاورزی نمی توان بدرستی آن را انجام داد واین کشاورزان سنتی فقط ازراه تجربه به انجام این کارمبادرت می نمایند که دربسیاری موارد بعلت عدم اطلاع ازمیزان آب مصرف(برای محصولات خود) نمی توانند آبیاری را بدرستی انجام داده ودرنتیجه موجبات کاهش محصولات خود وحتی درمواردی نابودی آن را سبب می گردند.

بنا براین برای اینکه افزایش بهره وری درکشاورزی را مهیا نمائیم ، بایستی شیوه مکانیزاسیون کشاورزی ونیز درپی آن آبیاری به شیوه علمی را به کشاورزان آموزش دهیم، تا محصولی سالم وفراوان نصیب کشاورزان گردد. وبدین وسیله سبب رشد روزافزون کشاورزی وبه دنبال ان رشد اقتصادی را موجب گردیم.

شیوه صحیح آبیاری درتولید محصولات کشاورزی اهمیت بسزائی دارد

نویسنده: محمد رضا عادلی کودهی

شیوه صحیح آبیاری درتولید محصولات کشاورزی اهمیت بسزائی دارد:

 

نحوه درست آبیاری درکشاورزی ازآنچنان اهمیتی برخورداراست، که اگرمقدار مناسب آن رعایت نشود ، موجب ازبین رفتن محصولات کشاورزی می گردد.

کشاورزانی یافت می شوند، که هنوز بدرستی ازمقدار آب لازم برای محصولات خود بی اطلاع بوده وبا افزایش ویا کاهش آن نابودی محصولات کشاورزی خودرا موجب گشته اند.

حال سئوال این است. که آیا همه محصولات کشاورزی به یک اندازه و یک مقدار به آب نیازدارند؟ پاسخ این سئوال مسلما" خیراست. زیرا ، مثلا" برنج به آب فراوانی نیازداشته واگراین نیازتامین نشود ، سبب متوقف شدن رشد آن ودرنتیجه تمامی محصول ازبین خواهد رفت.

اما هندوانه ، خربزه وخیار به آب کمتری نیازدارد واگر به آن آب زیادی برسد ، موجب نابودی آن خواهد گردید.

مقصود ازبیان این موضوع این است ، که برای رشد یک گیاه، علاوه بر خاک وهوای مناسب ، نحوه صحیح آبیاری نیز ازاهمیت بسیاری برخوردار است ، که اگر ازروش علمی استفاده شود ، ضمن اینکه سلامت گیاه تضمین می شود ، باعث رشد آن می گردد.

محصولات کشاورزی نیزازآن دسته گیاهان هستند که علاوه برخاک وهوای مناسب به آب مناسب نیازدارند، واگردرشیوه آبیاری روشهای علمی را رعایت نکنیم ، موجبات نابودی محصولات کشاورزی را فراهم خواهیم نمود.

روشهای علمی فقط با شیوه کاشت مکانیزه امکان پذیراست ودرروشهای سنتی کشاورزی نمی توان بدرستی آن را انجام داد واین کشاورزان سنتی فقط ازراه تجربه به انجام این کارمبادرت می نمایند که دربسیاری موارد بعلت عدم اطلاع ازمیزان آب مصرف(برای محصولات خود) نمی توانند آبیاری را بدرستی انجام داده ودرنتیجه موجبات کاهش محصولات خود وحتی درمواردی نابودی آن را سبب می گردند.

بنا براین برای اینکه افزایش بهره وری درکشاورزی را مهیا نمائیم ، بایستی شیوه مکانیزاسیون کشاورزی ونیز درپی آن آبیاری به شیوه علمی را به کشاورزان آموزش دهیم، تا محصولی سالم وفراوان نصیب کشاورزان گردد. وبدین وسیله سبب رشد روزافزون کشاورزی وبه دنبال ان رشد اقتصادی را موجب گردیم.

وراثت دوره خواب و جوانه زنی بذربرنج - مترجم فردوس عادلی مسبب

 

وراثت دوره خواب و جوانه زنی بذربرنج

 1 - اطلاعات زادشناختی بذور و ارتباط گونه ها

          بذور بخشی از حلقه زنجیره چرخه زندگی گیاه را برعهده دارند و با داشتن پایدار ترین شرایط زیست شیمیایی، تنکارشناختی و ریخت شناختی، نسبت به شرایط محیطی گوناگون دارای قدرت تحمل فراوانند. چون بذور دارای قدرت تحمل زیادی نسبت به تغییرات محیطی هستند، اطلاعات زادشناختی شان توسط گیاهان والد شان به طور قطعی به نسل بعد انتقال می یابد. در صورتی که گامت های جنسی دارای ترکیب زادشناختی یکسانی باشند، این انتقال به بذر به بقای گونه ها کمک خواهد کرد. در صورتی که اطلاعات زادشناخی آن ها متفاوت باشد، تغییرو تکامل تازه ای در زاده هایشان پدید خواهد آمد.

          لازم به توضیح است که در زمان تشکیل بذر شرایط محیطی، تغییرات انعطاف پذیری را در آن ایجاد می کند، و در نتیجه گیاه می تواند خود را مطابق تغییر محیط، سازگار کند و درنسل بعد رشدش را تنظیم نماید. ازاین گذشته، در حالات بسیاری، عمل جوانه زنی به طور عام مستقل از ویژگی های دیگر است، و تغییرانعطاف پذیری بذور در انتقال دقیق اطلاعات زادشناختی گیاه مادری تأثیر ندارد. در حقیقت، اغلب به نظر می رسد که تغییر انعطاف پذیر قابلیت جوانه زنی، بقاء و تکثیر گیاهان نسل بعدی را در محیط های پیش بینی نشده ای که کشت می شوند، قابل اطمینان است. جوانه زنی بذور عموما تحت تأثیر عوامل محیطی متعددی مانند نور، درجه حرارت، آب و فشار گاز قرار دارد. در حالت برنج زراعی، نور اثر خاصی در جوانه زنی ندارد. تفاوت های ارقام در میزان پاسخ به درجه حرارت جوانه زنی احتمال دارد به دلیل تغییرات بین گونه ای باشد که در نتیجه گسترش زراعت برنج عاید شده است. گیاه برنج به صورت های آبی و دیم رشد می کند، در حقیقت بذرهایش هو در آب و هم در هوا می تواند جوانه بزند. تفاوت پاسخ های جوانه زنی بذر به عوامل محیطی که توضیح داده شد، بقای گیاه برنج را میسّر ساخته است.

جوانه زنی و خواب رفتگی

        در اصطلاح گیاهی، بذر عبارت است از تخمکی که پس از باروری رشد یافته باشد. نوع دیگری از بذر نیز وجود دارد که در اثر بکرزایی (parthenocarpy) تشکیل می شود. این نوع بذر از رشد تخمک بدون باروری حاصل گردیده است. اصطلاح بذر که دربالا تعریف شد برای میوه ی حقیقی به اضافه ی ضمایم آن یا گاهگاهی برای قسمتی از میوه ی حقیقی به کار می رود. در برنج، بذر معمولاً به شلتوک معروف است یعنی میوه حقیقی به اضافه پوشینه خارجی به عنوان ضمیمه می باشد.

تعریف جوانه زنی

       هنگامی که درجه حرارت و میزان آب بذر به حد لازم برای جوانه زنی می رسد، دانه های برنج آماده ی جوانه زنی می گردد. در حالی که جوانه زنی به معنی رشد رؤیان است. جوانه زنی عملاً موافق رشد رویانی تعریف می شود که قسمتی از بافت های پوست بذر را پاره  می کند و بیرون می آید(به طور خلاصه). به طور کامل، عبارت جوانه زنی شامل دوره ای است که ریشه چه و ساقه چه رشد می کند و ریشه در محیط ظاهر می شود، این دوره ی گیاه جوان را دوره ی دگرپروری (هتروتروفیک، Heterotrophic) می نامند.

تعریف خواب رفتگی

        دانه های حاصل از گیاه،  بلافاصله توانایی جوانه زنی ندارند. تنها پس از فراهم شدن شرایط تنکارشناختی، زیست شیمیایی و ریخت شناختی در رؤیان دانه، آماده جوانه زنی می گردد. این دوره زمانی را که طول می کشد تا آمادگی جوانه زنی حاصل گردد، خواب رفتگی گویند. خواب رفتگی در زمان تشکیل دانه بنا نهاده می شود و در یک دوره ی زمانی معینی تداوم می یابد. هنگامی که دانه ها آماده جوانه زنی هستند و شرایط ضروری جوانه زنی شامل درجه حرارت، آب و نور در آن ها فراهم می شود، جوانه می زنند. درست مانند بذور گیاهان دیگر، دانه های برنج در فرآیند تشکیل خود دارای خواب رفتگیند و پس از مدت زمان معینی شرایط جوانه زنی در آن ها فراهم می شود. خواب رفتگی یکی از حالت های چرخه زندگی برنج است، و شرایط آن در پروره ها و سویه ها به نسبت زیادی فرق دارد.

عوامل داخلی کنترل کننده خواب رفتگی

     جوانه زنی و ترکیب دانه: دانه برنج شامل رؤیان، درون دانه (لایه آلورن و بافت نشاسته ای)، برون بر (Pericarp)، پوش دانه و پوسته های خارجی( لما و پاله آ) است. برای شناسایی نقش بافت های ترکیب دانه که باعث تفاوت جوانه زنی پروره ها می گردد، تلاش هایی انجام شده است.   

 

طبقه بندی برنج بخش هفتم - مترجم: فردوس عادلی مسبب

طبقه بندی برنج بخش هفتم

پیشرفت های جدید در زیست فن شناسی برنج

نویسنده: اس. .س. مالیک و پی. چادری

مرکز تحقیقات ملّی DNA نگاری هندوستان

     زیست فن شناسی در برنج نسبت به سایر گیاهان زراعی با سرعت بیش تری توسعه یافته، و برای تحقیقات غلات به الگویی تبدیل گردیده است. بنیاد راکفلر مدت 10تا 15 سال زیست شناسی ملکولی برنج را در کشور های در حال توسعه به اجرا گذاشته شده است. اختصاص بودجه 49 میلیون دلاری بنیاد به زیست شاسی برنج، برنج را از موقعیت متوقف مجازی به حالت مترقی زیست شناسی مولکولی سوق داده است. تقدّم تحقیقات زیست فن شناسی برنج با استفاده از تحلیل های پیچیده و نقطه نظرهای  زیر توسعه یافت: شدت مشکلات و رقابت در بوم سازگان های زراعی گوناگون، عوامل محیطی، فشار بالقوّه فقر، زمان لازم برای حل مشکلات و تأثیر قابلیت های  استفاده از زیست فن شناسی.

       توسعه دانش پایه و ابزار زیست فن شناسی هدف اصلی برنامه این علم در برنج است. از نظر استون تانکسلی در دانشگاه کرنل، نقشه زادشناختی برنج در حال توسعه است که مانند مهندسی زادشناختی برای شناسایی ترکیبات ژنی مهم و ادامه وراثت آن ها به محققان اصلاح برنج کمک مناسب خواهد کرد. شناسایی ژن های مسئول نشانویژگی های مهم و درک چگونگی تنظیم بروزشان در برنج برای انتخاب سریع تر و مهندسی زادشناختی مؤثر تر صفات زراعی مهم ضرورت دارد. سرانجام استفاده از نقشه های زادشناختی و نشانگرها محققان را به همسان سازی ژن های هدایت کننده صفات معینی قادر می سازد. محققان در دانشگاه کرنل، یک نقشه اولیه ای شامل 400 نشانگر و چندین ژن مهم اقتصادی ضمیمه شده به نشانگرها را تهیه کرده اند.

       در سال 1987 تیمی مرکب از دانشمندان بنیاد راکفلر دردانشگاه نوتینگهام انگستان، اولین گزارش باززایی گیاه تراریخت از پیش دش برنج ( یاخته های منفرد فاقد دیواره یاخته ای) ارائه گردید. دانشمندان ژاپنی در همان زمان، نتیجه کار مشابهی را گزارش نمودند. توسعه گیاه برنج تراریخت از پیش دش، ازهمان زمان آغاز به کار موفقیت آمیز دانشمندان مهندسی زادشناسی غلات، قابل توجه بود. درحقیقت، این فنون مستلزم انتقال DNA، ماده زادشناختی پایه، از باکتری به پیش دش برنج است. گیاهان کاملی که از پیش دش باززایی شدند، DNA خارجی را به نسل های بعدی انتقال می دادند(Negrutiu, 1987).

            باوجود معنی دار بودن تراریختی زادشناختی برنج از پیش دش ها، این روش دارای ارزش محدودی شد، زیرا هیچ رقم خالصی از یاخته های منفرد به دست نیامد. 2 – 5 سال از تلاقی برگشتی انتقال زادشناختی رقم خالص سپری شد تا این که در سال 1991، دانشمندان آمریکایی انتقال مؤفقیت آمیز ژن برنج را با استفاده از روش اختصاصی انتقال ذرات فاقد بارالکتریکی انجام دادند. این روش انتقال جدید ژن دانشمندان  را قادرساخت تا هر ژنی را به مدت 8 – 10 هفته به ارقام برنج خالص وارد نمایند(Christou, 1991). علاوه برتحقیق بنیاد راکفلر، تعددی از شرکت های زیست فن شناسی در ژاپن، اروپا و ایالات متحده آمریکا نیز مانند دولت ژاپن، استفاده از این فناوری جدید را پی گیری کردند

کیفیت دانه برنج های معطر - مترجم: فردوس عادلی مسبب

کیفیت دانه برنج های معطر

کیفیت دانه برنج به وسیله خواص فیزیکی و شیمی فیزیکی آن تعیین می شود. خواص فیزیکی شامل اندازه و شکل دانه، راندمان تبدیل، درجه تبدیل و ظاهر دانه است. کیفیت پخت و خوراکی توسط خواص شیمی فیزیکی متعددی نظیر محتویات آمیلوز، درجه حرارت ژلاتینی و پیوستگی ژل یا همبندی ژل مورد سنجش قرار می گیرد. تانگ و همکاران بین آمیلوز و همبندی ژل و نیز بین آمیلوز و درجه حرارت ژلاتینی رابطه معنی دار بالا، ولی بین آمیلوز و افزایش طول دانه پس از پخت رابطه معنی دار مثبتی را نتیجه گیری کرده اند. بیش تر برنج های کیفیت بالا نرم پخت هستند. درجه نرم پخت بودن و افزایش حجم پس از پخت به وسیله مقار آمیلوز تعیین می گردد.

       برنج های با آمیلوز خیلی پایین(2 – 1%) واکسی نامیده می شوند. چنین برنج هایی چسبناک، سفت هستند و پس از پخت انبساط حجم نمی یابند. برنج های آمیلوز متوسط نم دار پخت شده و پس از سرد شدن سفت نمی شوند. تعداد زیادی ارقام برنج در هندوستان( و ایران) از این نوعند. برنج های با آمیلوز بالا پس از پخت دارای افزایش حجم هستند و چسبناک نبوده و پس از سرد شدن سخت می گردند و عموما کم تر، ترجیح داده می شوند. همبندی ژل یکی دیگر از نشانویژگی های اصلی معتبری برای حالت برنج پخته است. برنج های آمیلوز پایین و متوسط معمولا دارای همبتدی ژل نرمی هستند و بیش تر مورد استقبال قرار می گیرند. تأثیر محتویات پروتیین در افزایش طول دانه پخته نیز گزارش شده است. ارقام مختلف برنج معطر از نظر درجه عطر متغیرند و به صورت های عطر قوی، متوسط و ضعیف طبقه بندی می گردند. ترکیبات تبخیری برنج منجر به بروز عطر و مزه شان می شود. بعصی از این ترکیبات مهم تجارتی شناسایی شده اند. 2 – استیل – 1 – پیرولین یکی از مهم ترین ترکیباتی است که در ارقام متعددی از برنج های +معطر دارای عطری مشابه ذرّت بودانی است. این ترکیب عمدتا برای خصوصیات عطر ارقام برنج عطری محسوس است.

       کیم (1999) چندین ترکیب قابل تبخیر در برنج را شناسایی کرد که، شامل 16 هیدرو کربن، 15 الکل، 16 آلدهید و ستن، 4 اسید و 10 ترکیب گوناگون دیگر بودند. معمولی ترین هیدروکربن ها، پارافین ها بودند، درحالی که بیش ترین ترکیبات عطری( الکلی) شامل n- پنتانول و استراگول بود. آلدهیدها و ستن ها عبارت بودند از: n- هپتانول و n- نونانول. n- بوتانول و n- هگزانول در برنج های معطر فقط پس از پخت تشخیص داده شد. نوع و مقدار همه ترکیبات قابل تبخیر تحت تأثیر زمان و مکان کشت قرار دارند، اما بیش ترین تأثیر مربوط به میزان درجه حرارت است. ترکیبات هیدروکربنی در برنج های معطر و غیر معطر تفاوت های معنی داری نداشت. اما برنج عطری ممکن است، مقادیر زیادی الکل، آلدهید و ستن، ترکیبات اسیدی و غیره داشته باشد. محویات 2- استیل -1-پیرولین برنج معطر 15 برابر غیر معطر، و به ترتیب 14/0 و 009/0 میکرو گرم بر گرم بود. کیفیت برنج به تناسب عواملی مانند مصرف،  خواص و زمینه های محلی مصرف کنندگان تعیین می شود. ظاهر بازار پسندی بیش ترین اهمیت را دارد. روش تبدیل و نوع دستگاه تبدیل کننده برنج در مشخصات برنج سفید تأثیر بسیار دارد. در تولید مواد غذایی به خواص شیمی فیزیکی شان بیش تر تأکید می شود. کیفیت غذایی لازم و پذیرش مصرف کنندگان در مورد پخت و خوراکی بستگی به عطر، طول دانه، طویل شدن دانه پس از پخت، چسبندگی دانه، مزه و غیره دارد.

       برتری های کیفی در کشورهای مختلف گوناگون است. در نواحی گرمسیری آسیا کهنه کردن برنج رواج دارد، اما در کشورهایی مانند: ژاپن، استرالیا، کره بخش هایی از چین و ایتالیا، جاهایی که آن ها برنج نرم پخت و چسبناک زیر گونه ژاپنی را مصرف می کنند، کهنه سازی رواج ندارد(یاپ،1987). برای برنج   دانه بلند معطر باسماتی در کشورهای شرق میانه تمایل شدیدی وجود دارد، در هالی که گاهی اوقات، همین نوع برنج در غرب مورد پذیرش قرار نمی گیرد( شوبحا رانی و همکاران، 1996). مصرف کنندگان هندی، بیشترین ارزش را برای برنج های معطر قایلند وپس ار آن به افزایش طول دانه پس از پخت توجّه می کنند. بنگلادش، نیجریه و لیبی برنج نیم جوش را مصرف می کنند، درحالی که برنج های گلوتینی غذای اصلی تایلندی ها و لائوسی هاست. بنابراین، عوامل تاریخی و فرهنگی جامعه یکمنطق ه خاصّی در محدودیت پذیرش کیفی برنج نقش با اهمیتی را ایفا می نماید.

       کیفیت دانه برنج به طور وسیعی تحت تأثیر عوامل محیطی قرار دارد. بهترین رقم نسبت به ویژگی های کیفی، در مناطق کشت آن تعیین می شود. یک رقم بدون توجه به میزان محصولش ممکن است به طور وسیعی کشت شود، درحالی که تولید در نواحی مختلف با صفات کیفی مخصوصا عطر فرق خواهد داشت. در مناطق اصلی زراعی هندوستان، برنج های بومی ترجیح داده می شوند. این مناطق از هزاران سال تجربه کشاورزی سرچشمه می گیرند.

 عوامل مؤثر در کیفیت برنج

اگرچه همه صفات برنج معطر به طور زادشناختی اداره می شوند و به ارث می رسند، اما بروزشان تحت شرایط طبیعی به محیط و خاک و عملیات مدیریتی بستگی دارد. چنین وضعیت هایی در این نوشته به طور انکی تعیین شده است.

       با این که، برنج های معطر و کیفیت بالا در مدت زمان مدیدی کشت شده اند، دستاوردهای تحقیقاتی این برنج ها تنها در سال های اخیر شناخته شده است. همچنین این کانون توجّه در مورد ارقام و میزان تولید آن ها بوده است. نتایج تأثری عملیات زراعی و شرایط محیطی بر روی کیفیت برنج کافی نیست. هرچند، این بخش نه تنها براساس آزمایش و تجربه کشاورزان استوار است، اما به تأیید محققان نیاز دارد.

درجه حرارت

      کیفیت برنج های معطر به مقدار زیادی تحت تأثیر درجه حرارت به ویژه در زمان گلدهی، پرشدن دانه و رسیدگی آن قرار دارد. کشاورزان و محققان، هردو قشر قبول کرده اند که تشکیل عطر( و بقاء آن) با درجه حرارت پایین در مرحله پرشدن دانه بهبود می یابد. برنج های باسماتی برای عطر به تر به درجه حرارت نسبتا خنک تر( 21 درجه سانتی گراد در شب و 25 درجه حرارت در روز) نیاز دارند. منگ و ژو در سال 1997، مشاهده کردند که میانگین درجه حرارت روزانه 18 درجه سانتی گراد سبب تولید بهترین کیفیت برنج می شود. درصد برنج سالم، درصد برنج گچی، میزان تأثیر محلول قلیایی،محتویات آمیلوز و پروتیین به طور محسوسی نیز تحت تأثیر درجه حرارت قرار دارد.

       به طور کلی، درجه حرارت با آمیلوز دارای همبستگی منفی و با درجه حرارت ژلاتینی مثبت است. آسوکا و همکاران گزارش دادند، درجه حرارت محیط در خلال رسیدگی دانه در ساختار آمیلوز و آمیلوپکتین نشاسته برنج مستقل از اثر درکل آمیلوز، به خوبی تأثیر می کند. اما دلاکروز و همکاران(1989) اظهار داشتند، با آفزایش درجه حرارت محیط آمیلوز کاهش می یابد، درحالی که، پیوستگی ژل و درجه حرارت ژلاتینی هیچگونه رابطه ای با درجه حرارت محیط ندارد. دلاکروز(1991) در مطالعات فیتوترونی مشاهده کرد، درجه حرارت ژلاتینی باسماتی 370 از درجه حرارت ثابت روز 33 و شب 25 درجه سانتی گراد تأثیر نمی پذیرد. کاهش در مقدار آمیلوز به موجب افزایش درجه حرارت، با کاهش شفافیت در ظاهر دانه همراه است. در درجه حرارت ثابت 22 درجه سانتی گراد روز و شب، رقم زیر گونه ژاپنی Dongjinbyeo  مقدار پروتیین و ارزش واپارچگی (ِDishntegration) بالاتری مشاهده گردید. او و همکاران در سال 1991 درباره اثر درجه حرارت بالای (27 تا32 درجه سانتی گراد و پایین 17 تا 22 درجه سانتی گراد در مراحل آغاز و پایان دوره رسیدگی برروی بعضی از خواص شیمی- فیزیکی نشاسته پروتیینی لایه بیرونی و درونی دانه برنج رقم زیرگونه ژاپنی کوشی هیکاری مطالعه کردند. معلوم شد، تحت درجه حرارت بالای زمان رسیدگی اولیه، برای نشاسته پروتیینی داخلی تر و زمان پایان آن برای نشاسته پروتیینی بیرونی تر ، درجه حرارت ژلاتینی افزایش می یابد. به طور مشابه ترکیب اسید چرب لیپیدهای لایه بیرونی تر نشاسته به درجه حرارت نسبت به نشاسته پروتیینی درونی تر پاسخ متفاوتی را نشان می دهد.

       لی و همکاران(1989) گزارش دادند، عوامل محیطی مانند: درجه حرارت، دوره نوری و رطوبت نسبی در مقایسه با دانه گچی، درجه حرارت ژلاتینی، همبندی ژل در طول دانه(L)، پهنای دانه(B) و نسبت طول به پهنای ( L:B) دانه برنج تأثیر اندکی دارد. هرچند چنین آثاری بین ارقام برنج متفاوت گزارش شده است. طویل شدن دانه نیز تحت تأثیر عوامل محیطی به ویژه درجه حرارت زمان رسیدگی قرار می گیرد( دلاکروز، 1991). درجه حرارت شب و روز در دوره رسیدگی، 21 و 25 درجه سانتی گراد بیش ترین میزان طویل شدن دانه را نتیجه داده است. این نتایج متفاوت در در طویل شدن دانه بین باسماتی کشت شده در پنجاب که طویل تر از دوگری (سیند) است، به دلیل درجه حرارت بالا می باشد ( کوش و همکاران، 1979). زمان گلدهی و رسیدگی کشت دوم آن ها مصادف با روزهای سرد بود که موجب بهبود کیفیت دانه شده است. اما کاهش میزان محصول در برنج های معطر مورد آزمایش توسط سینق و همکاران (1995، 1993) گزارش کردند.

عوامل خاک

     تأثیر عوامل خاک در عطر و نشانویژگی های کیفی دیگر برنج احتمالا از طریق تغذیه گیاه و اثر متقابل مواد غذایی با ترکیبات تبخیری مؤثر در عطر تحقق می یابد. اما این عمل به طور درستی تعریف نشده است. در هندوستان کشاورزان مدعی هستند که رقم عطری در آن کشت می شود، بسیار متغیر است. کشاورزان زیادی اظهای می دارند، محصول برنج در دو مزرعه مجاور، حتی اگر زراعت در هردو مزرعه از یک نمونه بذر کشت شده باشد، تفاوت معنی داری را نشان می دهد.

       به نظر کشاورزان، خاک های سبک و شرایط دیم کاری، تشکیل ترکیبات عطری را مستعد تر می سازد. از طرف دیگر، برنج های معطر غالباً در خاک های رسی – شنی مناطق پرباران یا جاهایی که امکان آبیاری وجود دارد، کشت می شدند. مزارع هموار با خاک رسی و آب فراوان نیز برای کشت برنج باسماتی مناسب است. برنج باسماتی که در خاک فقیر و قلیایی یا در کم آبی کشت می شود، در دوره پرشدن دانه، شکم سفیدی بیش تری را موجب می گردد، در حالی که چنین عواملی در کیفیت پخت اثر معکوسی برجای می گذارند. هر چند کاهش رطوبت خاک در مساعد کردن تشکیل عطر نیز گزارش شده است.

       بافت خاک برای تأثیر در کیفیت دانه نیز گزارش شده است. دو رقم متفاوت تایوانی، تایچونگ 67 و تایچونگ سن 3 ، در شرایط گلخانه و در چهار محل مختلف با خاک های شنی، شنی لومی و رسی لومی کشت شده بود، نشان داد، درصد برنج سالم، شفافیت شکم سفیدی، همبندی ژل، محتویات آمیلوز، مقدار پروتیین و کیفیت خوراکی در نقاط مختلف، تفاوت های معنی داری را حایز است.

تغذیه گیاه و به کاربردن کود

 

نیتروژن خاک

استفاده از کودهای نیتروژنی اثر معکوسی در کیفیت پخت و خوراکی دارد. سوناریت و همکاران (1996) نشان دادند، عطر، نرمی، سفیدی، حجیم بودن و براقی برنج پخته شده، نسبت معکوسی با میزان به کاربردن کود نیتروژنی دارد. عموماً، خاک فقیر از نظر نیتروژن، دانه برنج معطر با کیفیت بالا تری را تولید می کند. پرز و همکاران (1996) مشاهده کردند، استفاده از کود نیتروژنی در زمان گلدهی، می تواند کیفیت تبدیل  و غذایی برنج را بهبود دهد. به کار بردن چند مرحله ای کود نیتروژنی برای به دست آوردن کیفیت دانه بالا توصیه شده است.

          به کار بردن مقادیر زیاد کود نیتروژنی در اثر محلول قلیایی، انبساط حجمی و جذب آب اثر معکوسی ندارد. به کار بردن کود نیتروژنی بیش تر در ارقام دانه بلندی مانند: کاستری، باسماتی پاکستانی و باسماتی 370 به مقدار 3 تا 9/9 در صد محتویات آمیلوز را افزایش می دهد. با افزایش میزان کود نیتروژنی محتویات پروتیین نیز بالا رفت، جذب آب به وسیله دانه برنج کاهش یافته و اثر محلول قلیایی (درجه حرارت ژلاتینی) بدون تغییر باقی ماند. افزایش محتویات پروتیین به دنبال انتقال زیاد نیتروژن به دانه های بارور در برنج های ژاپنی کیفیت خوراکی را پایین می آورد. در مرحله تشکیل گل آبیاری با آب سرد،  در درصد دانه های بارور تأثیر منفی داشته است. عقیمی ایجاد شده با جریان آب سرد محتویات پروتیین را افزایش و کیفیت خوراکی را کاهش داد.

          یوسف و همکاران(1980) گزارش دادند، هنگامی که 150 کیلو گرم در هکتار کود نیتروژنی در چهار مرحله به پروره های IR579 ، Giza159 و Giza170 داده شد، بیش ترین عملکرد دانه و محتویات پروتیین همراه با کیفیت خوب را حاصل کرد. صفات کیفی مختلف مانند: ارزش قلیایی، انبساط حجمی و جذب آب به طور معکوس تغییر نکرد. به هر حال، سطح بالای نیتروژن، راندمان برنج سالم را کم کرده و محتویات آمیلوز  را در ارقام دانه بلند کاستری IET8579، باسماتی پاکستانی و باسماتی370 را افزایش داد.

          علفکش و کود های نیتروژنی در بعضی از خصوصیات کیفی دانه مانند: پوست کنی، تبدیل، راندمان برنج سالم، طول دانه(L) پهنای دانه( B) و نسبت طول به پهنای دانه (B:L) تغییر قابل توجهی ایجاد نمی کند.

پتاسیم و منیزیم خاک

کودهای پتاسیمی در کیفیت پخت و خوراکی برنج تأثیر مطلوبی دارد. به کار بردن کود پتاسیم به مقدار زیاد، میزان محصول پروره برنج های معطر را به حد بیشینه ای می رساند و عطر بیش تر  و دانه سفیدتر و براقی بیش تری را ایجاد می کند. اما نرمی کم تر می شود. استفاده از کود پتاسیم از راه افزایش وزن دانه، میزان محصول برنج معطر را بالا برده، پوکی دانه را پایین می آورد. اگر کود پتاسیم در مراحل مختلف اندام زایی به کار رود، محتویات نشاسته و کربوهیدرات های دانه را بدون توجه به مرحله کوددهی افزایش می دهد. درحالی که به کار بردن آن در مرحله هفتم و نهم محتویات آمیلوز را زیاد می کند. اوه و همکاران (1991) مشاهده کردند که کمبود K دانه گچی را زیاد می کند. دانه های گچی بیش تر از دانه های سالم هستند و با کیفیت پخت و خوراکی پایین ترند.

گوگرد خاک

     به کاربردن گوگرد کم در خاک های فقیر در رقم برنج معطر خائوداوک مالی (Khao dawk mali 105) میزان عطر، نرمی، سفیدی، دانه گچی و براقی برنج جوشیده را افزایش داده است. هرچند، مقدار بیش تر از اندازه بهینه در این نشانویژگی های کیفی تأثیر معکوس دارد.

فسفر وروی خاک

     به کار بردن در پراسنجه های (Parameters) کیفیتی دانه برنج تأثیر قابل توجهی دارد. عطر، نرمی، سفیدی و برّاقی در برنج خائوداوک ملی 105 به مقدار P در دانه شلتوک، نه محتویات P در گیاه بستگی دارد. چنین خصوصیات کیفی در استفاده از P بیش تر بروز می یابد و در نتیجه میزان محصول افزایش می یابد. به کار گیری P با میزان تولید بالاتر و کیفیت ضعیف تر همراه است. فسفر پروتیین دانه را زیاد می کند. با استفاده از Zn محتویات آمیلوز  را می توان ترقی داد. به کاربردن کود روی در سطح پایین N: P: K ( 10: 15: 30) در رقم تاراوری باسماتی (Taraori Basmati) طول دانه را افزایش داد.

کود های زیستی و آلی

     کودهای آلی در کیفیت پخت برنج اثری ندارد. به کاربردن نیتروژن با مخلوط کشت ازتوباکتر و جلبک سبز آبی محتویات پروتیین دانه را افزایش داد.

عملیات زراعی

     عملیات زراعی مانند: روش آماده کردن زمین، نوع کشت، زمان نشاء کاری و برداشت بیش ترین تأثیر را در کیفیت و تولید برنج های معطر دارد. علی و همکاران ( 1992) اثر روش های مختلف آماده کردن زمین را برروی کیفیت دانه برنج مطالعه کردند. آن ها مشاهده کردند که خشکانیدن زمین (مدت 30 روز در شرایط مرطوب) پیش از نشاء کاری در وزن هزار دانه، راندمان تبدیل برنج سالم و کل، طول دانه پخته، محتویات پروتیین و همبندی ژل بیش ترین تأثسر را داشته است. درصورتی که آماده کردن زمین خشک با آبیاری و سپس نشاء کاری، پایین ترین مقدار را داده است. شکاف طولی دانه پس از پخت، پایین تر از مزرعه ای است که کاملاً خشکانیده شده بود.

       در دو برنج باسماتی با افزایش تراکم بوته، وزن هزاردانه، طول دانه، راندمان تبدیل کل، راندمان برنج سالم و محتویات پروتیین کاهش یافت. اثر تراکم بوته در ابعاد دانه، محتویات آمیلوز و طول دانه به طور متناقضی گزارش شده است.

       از نظر کشاورزان، عطر برنج در کشت مستقیم (بذرپاشی مستقیم) بهتر از نشاء کاری است. چه ائنگ و همکاران (1995) گزارش دادند، نشاء کاری ماشینی نشاء برنج، توزیع نشاء در خاک آبی و بذرپاشی مستقیم بر روی خشکانیدن و آبیاری خاک بهترین کیفیت دانه و بالترین میزان محصول را تولید کرده است.

       عموماً، نشاء 30 روزه پروره (Cultivar) باسماتی در نیمه اول ژولا نشاء شد. نشاء کاری اولی و دومی در رااندمان تبدیل و کیفیت پخت برنج تأثیر معنی داری را نشان داد. نشاء کاری باسماتی 370 و باسماتی 385 به ترتیب در اول و شانزدهم همین ماه، بهترین کیفیت برنج را ایجاد کرد. انتقال نشاء در مرحله زودتر، عطر را در هردو پروره پایین تر آورد. با تأخیر در نشاء کاری، محتویات آمیلوز و ارزش قلیایی افزایش یافت. هنگامی که نشاء کاری در پانزدهم ژولی انجام شد، نشاء های جوان ( سن سی روزه) بهترین میزان محصول را فراهم کرد، ولی نشاء های مسن تر با تأخیر نشاء کاری و فاشله کشت کم تر، اثر مفید تری داشت (Dhiman,1995). هنگامی که ارقام معطر، پس از 15 ژولی نشاء شدند، در میزان محصول کاهش معنی داری ملاحظه گردید. تأخیر در نشاء کاری باسماتی 370، باسماتی 1، هاریانا باسماتی 1 و کاستریی در آوگست، پوست کنی، تبدیل و راندمان برنج سالم را بهبود بخشید (Rao  و همکاران، 1995).

       یک روش نشاء کاری جدیدی برای بهبود عطر نیز شناخته شده است. در این روش، برنج دوبار نشاء کاری می شود، نشاء کاری اول به صورت دسته بندی در خاک قرار داده شده و در نشاء کاری دوم، پس از 15 روز، دسته ها را باریشه درآورده و با فاصله معمولی نشاء میگردد. زمان برداشت، عامل دیگری است که در عطر و صفات کیفی دیگر می تواند تأثیر داشته باشد. تأخیر در برداشت پس از رسیدن، ممکن است، عطر را کاهش دهد و در کیفیت خوراکی تأثیر کند. چادری و ایکبال (1986) گزارش دادند، هنگامی که محصول برنج سی روز پس از 50% گلدهی با رطوبت تقریبی 22 – 20 درصد برداشت شدند، بازدهی محصول و راندمان تبدیل برنج سالم بیشینه ای را خواهد داشت. رحیم و همکاران ( 1995) مشاهده کردن، برای پروره های BR11 و Nizersail برای کیفیت دانه و میزان محصول به ترتیب بهترین نتیجه هنگامی به دست می آید که در 25 تا 30 روز پس از گلدهی، برداشت شود. تأثیر تأخیر در برداشت برنج از راه تجزیه یا تغییر ترکیبات دانه توسط درجه حرارت، رطوبت و آفات و عوامل میکربی عمل می شود.

تخلیص رقم

     در بیش تر برنج های معطر محلی زیر کشت هندوستان، کشاورزان از بذر خودشان استفاده می کنند. برای این برنج ها، هیچ گونه براناه اصلاح بذر یا تولید بذری وجود ندارد. این عمل برای کاهش ناخالصی بذرها اهمیت زیادی دارد. اگرچه بعضی از کشاورزان از اهمیت بذرهای کیفیتی آگاهند و بذررا از مزرعه خودشان برای کشت بعدی انتخاب می کنند، تقریباً همه آن ها در انتخاب بذر برای میزان محصول، بیش از کیفیت تأکید دارند.

انبار کردن و پردازش دانه

     برای برنج به ویژه انواع باسماتی کهنه شدن بسیار مناسب است. تقریباً برنج همه کشورها در انبار نگهداری می شود و به صورت شلتوک انتقال می یابد. انبار کردن برنج به مدت چند ماه تأثیر خوبی در کیفیت آن دارد. برنج انبار شده، نسبتاً خشک، سخت، با تمایل ضعیفی به نرمی و طویل شدن خوب پس از پخت می شود، ولی برنج تازه برداشت شده پس از پخت خیلی نرم، مرطوب و چسبنده و در نتیجه طویل شدن پس از پخت اندکی دارد. بعضی از مصرف کنندگان، در هند و شرق میانه برنج کهنه را ترجیح می دهند. انبار کردن برنج به مدت چند ماه تسبت جذب آب را به طور متوسط 15 درصد زیاد می کند ( Perdon,1997).

نتیجه گیری

     اکنون به خوبی شناخته شده است، علاوه بر، ترکیب زادشناختی، عملیات زراعی و عوامل محیطی و خاک در بروز نشانویژگی های عطر و کیفیت در برنج های معطر تأثیر دارند. کشت یک رقم معینی در مکان های مختلف، دانه های با کیفیت یکسانی را تولید نمی کند. اختصاصات کیفی این ارقام مطابق محل هایی که در آن کشت می شوند، ظاهر می گردد. تا این جا، درحالی که اصلاح برنج های معطر یا تعیین شرایط کشت برای زراعت شان بدون تأکید بر هر عامل یا نشانویژگی دیگری به غیر از عملکرد انجام شده است. کشاورزان درباره عوامل مؤثر در عطر و خصوصیات کیفی دیگر تجاربی اندوخته اند. از طرف دیگر، این تجارب به تأیید علمی نیاز دارند و مشخص کردن چنین عواملی بنا بر توان زادشناسی ارقام و پروره های مختلف با توجه به صفات کیفی از مناطق محلی کشت آن ها می توان بهره گیری کرد.   

آزمایش تشخیص باروری و عقیمی دانه گرده برنج به روش ید- فردوس عادلی مسبب

آزمایش تشخیص باروری و عقیمی دانه گرده برنج

در تحقیقات برنج کشورهای مختلف جهان به منظور افزایش تولید در واحد سطح از روش دورگ گیری استفاده می شود. برای مثال: یک رقم کم محصول خوش کیفیت ایرانی یا محلی هند و پاکستان را با ارقام پر محصول بد کیفیت آمیزش می دهند. بذر حاصل را که F1 یا نسل اول است، ممکن است مستقیما جهت بهره برداری در اختیار کشاورزان قرار دهند، در این صورت به آن بذر برنج دورگ (Hybrid Rice Seed)  گفته می شود. این بذر فقط یک بار قابل کشت است. البته هر بذر نسل اولی را نمی توان برای تولید به کشاورزان معرفی کرد. بذر دورگ پیشنهاد شده بایستی: پرمحصول، خوش کیفیت و ارزش زراعی داشته باشد و محیط زیست را آلوده نکند. گیاهانی که در تولید بذر دورگ مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از: گیاه عقیم گرده ای و گیاه بارور گرده ای. بنابراین، شناخت میزان باروری و عقیمی دانه گرده این گیاهان لازم است. با استفاده از روش رنگ پذیری دانه گرده با محلول 1/0 درصد ید عقیمی و باروری دانه گرده گیاهان را می توان تعیین کرد.

روش آزمایش

مقدار 2/0 گرم ید((I4 و یک گرم یدور پتاسیم (KI ) را در کمی آب حل کرده و حجم محلول را به 100 میلی لیتر می رسانند. پیش از این که، خوشه برنج از غلاف برگ پرچم خارج شود، با دست آن را خارج کرده و یکی از گلچه ها را باز نموده و تعدادی از پرچم های آن را برروی یک اسلاید شیشه ای یا لام قرار می دهند. یک قطره محلول ید برروی بساک می ریزند. حال، با ته یک خودکار یا یک میله شیشه ای ته گرد چند ضربه ضعیف به بساک وارد کرده تا پاره شود، به طوری که، دانه های گرده آسیب نبیند. روی نمونه را با یک لامل شیشه ای پوشانده و زیر ریزبین برقی دانه های گرده را مشاهده می نمایند.

نتیجه

دانه های گرده بارور: کروی شکل، کاملا رنگ گرفته و به رنگ تیره به نظر می رسند.

دانه های گرده عقیم: اشکال مختلف کروی، نا منظم چند وجهی و یا چروکیده و به رنگ شفاف یا دانه های کروی که بخشی از آن رنگ نگرفته، مشاهده می شود.

بررسي كيفيت دانه‌دراصلاح برنج - فردوس عادلی مسبب

 

چاپ شده در هفته نامه فلاحت ایران در اصفهان شماره های 583-575 آذر ودی ماه سال 1380
                           بررسي كيفيت دانه ‌دراصلاح برنج

پيـش‌گفتـار    

            برنج زراعي گياهي است يك ساله و به دو صورت آبي و ديم كشت مي‌شود. از لحاظ رده‌بندي گياهي به جنس اوريزا، تيره گندميان، راسته‌ي سبوس داران، رده‌ي تك لپه‌اي‌ها و شاخه‌ي نهاندانگان تعلق دارد. جنس اوريزا شامل 21 گونه است كه 2 گونه‌ي زراعي آن، اوريزا ساتيوا ال. از گونه‌ي وحشي يك ساله‌ي اوريزا نيوارا منشأيافته و در آسيا و بسياري از نقاط جهان كشت مي‌شود و اوريزا گلابريما استود از گونه‌ي وحشي يك ساله‌ي اوريزا برويلي گولاتا تكامل يافته و در آفريقا (جنوب) به ميزان محدودي مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرد. اوريزا نيوارا خود از گونه وحشي پاياي اوريزا روفي پوگون و نيز اوريزا برويلي‌گولاتا از گونه وحشي پاياي اوريزا لويي‌جيس‌لامي‌ناتا حاصل گرديده است كه همه آن‌ها داراي 12 جفت كروموزمند. 8 گونه‌ي وحشي جنس اوريزا داراي 24 جفت كروموزوم هستند. اوريزا ساتيوا به مرور زمان در اثر تمايز يابي به دو زيرگونه هندي و ژاپني تكامل يافته است. در حالي كه در اوريزا گلابريما چنين تنوعي مشاهده نشده است.

            گياه برنج در مناطق از 53 درجه شمالي تا 40 درجه جنوبي و از زمين‌هاي هم‌سطح دريا تا ارتفاعات 3000 متري و از نواحي معتدله تا گرمسيري رشد مي‌كند. تاريخ زراعت آن به 10000 سال پيش مي‌رسد و در اين مدت طولاني پروره‌هاي (Cultivars) بسياري از آن فراهم گرديده است و به‌ويژه با توسعه و پيشرفت تحقيقات برنج و استفاده از دورگ‌گيري و فن‌آوري جديد مانند كشت بساك، كشت پيش دش (Protoplast)، انتقال ژن و DNA دايماً بر تعداد آن‌ها افزوده مي‌شود.

            كيفيت دانه از مهمترين اهداف به‌نژادي برنج در بسياري از كشورهاست و حتي در بعضي از برنامه‌هاي زادگيري (Breeding) به كيفيت بيش از افزايش توليد در واحد سطح اهميت داده مي‌شود. هدف اصلي كيفيت برنج انتخاب ارقام و خط‌هايي است كه مناسب‌ترين حالت پخت و خوراكي آن به شكل دانه و آرد فراهم شده باشد. البته گندم و ذرت بيشتر به صورت آرد مصرف مي‌شوند، امّا برنج بايستي پس از پخت، دانه‌ي آن شكل خاصّي را حفظ كند و دانه‌ها به هم نچسبيده مورد استفاده قرار گيرند. كارخانجات برنجكوبي اغلب در استان هاي گيلان و مازندران استقرار يافته‌اند كه در طي عمليات دو مرحله‌اي پوست‌كني و سبوس‌گيري شلتوك، برنج سفيد قابل مصرف را توليد مي‌كنند. در مرحله‌ي پوست‌كني شلتوك، پوسته‌ي اول يا پوسته‌ي سخت (Hull) جدا مي‌گردد و برنج قهوه‌اي به دست مي‌آيد. پوسته از ضايعات دور ريختني محسوب گرديده و اغلب نابود سازي آن براي كارخانجات مشكلاتي را ايجاد كرده است، اما در بعضي از كشورهاي جنوب شرقي آسيا از انرژي گرمايي آن استفاده مي‌شود و در ژاپن از خاكستر حاصل از سوخت اين پوسته مواد پرارزشي مانند سيليسيم با درجه خلوص بالا توليد و در ساخت نوعي سراميك نيز استفاده مي‌شود. پوسته دوم يا پوسته نرم يا سبوس (Bran) كه از مرحله سبوس‌گيري فرآيند تبديل در كارخانه حاصل مي‌گردد در كشور ما به ميزان محدودي به مصرف غذايي دام و طيور مي‌رسد، اما در كشورهاي داراي فن‌آوري برتر از آن به منظور توليد روغن خوراكي نيز استفاده مي‌شود. اين نوع روغن به دليل وجود تركيب اوريزانول بيشتر و اسيدلينولينيك كمتر نسبت به روغن سويا برتري دارد.

            مهمترين نشانويژگي‌هاي كيفيت برنج به بخش درون دانه‌ي نشاسته‌اي (آندوسپرم نشاسته‌اي) آن يعني تركيبات نشاسته و پروتئين و 2- استيل -  1- پيرولين مربوط است. بنابراين، مطالعه ساختار درون دانه، تركيبات و نيز خواص شيميايي و فيزيكي نشاسته، محتويات پروتئين، تركيب عطري 2- استيل 1- پيرولين و زادشناسي آن‌ها در به‌نژادي از با اهميت‌ترين مباحثي هستند كه در كيفيت برنج ارزيابي مي‌شوند.

            شاخص‌هاي مهم كيفيت برنج در همه كشورهاي توليد كننده برنج از جمله ايران عبارتند از :  درصد سبوس، درصد برنج قهوه‌اي، درصد كل برنج سفيد (برنج سالم + خرده برنج)،درصد برنج سالم، دانه‌هاي گچي و شكم سفيدي، پروتئين، نشاسته (آميلوز و آميلوپكتين)، درجه حرارت ژلاتيني نشاسته  (GT)، پيوستگي ژل نشاسته (GC) و عطر برنج.  پنج نشانويژگي آخري در اين مقاله  بررسي خواهد شد. چون اين نشانويژگي‌ها اغلب تحت تأثير شرايط محيطي و زادشناسي قرار دارند و اندازه‌گيري‌هاي شيميايي كيفيت برنج به اندازه كافي توسعه نيافته، استفاده از نشانگرهاي مولكولي نيز تاكنون خيلي مفيد واقع نشده است، اگرچه تحقيقات DNA در اين زمينه با كنجكاوي فراوان دنبال مي‌شود، اما نتايج آن زياد هم رضايتبخش نيست و همواره مشكلاتي وجود دارد. علاوه بر اين سطح پايين چند ريختي زير گونه‌ها، تهيه‌ي نقشه ژني را در انواع تلاقي‌ها دشوار ساخته است.

 

ساختار درون دانه‌ي نشاسته‌اي برنج

            در فرآيند تبديل شلتوك به برنج سفيد قابل مصرف، پوسته‌ي خارجي آن كه شامل لما و پاله‌آ مي‌باشد در دستگاه پوستكن جدا مي‌شود و محصول را در اين هنگام به دليل رنگ قهوه‌اي پوشش سطح دانه، برنج قهوه‌اي مي‌گويند. در بعضي از ارقام اين پوشش به رنگ قرمز بوده و به برنج قرمز معروف است كه گاهي اوقات به آن برنج هرز نيز گفته مي‌شود و به كشاورزان خسارت وارد مي‌سازد. مرحله‌ي بعدي تبديل در دستگاه سفيد‌كن انجام مي‌شود كه در طي آن برنج قهوه‌اي به برنج سفيد قابل مصرف غذايي انسان تبديل مي‌گردد، به همين جهت كليه مراحل چنين عملياتي را ‹‹تبديل برنج›› گويند. در اين فرآيند محصول جانبي ديگري به نام سبوس يا كپك حاصل مي‌شود كه شامل لايه‌هاي پريكارپ، پوشش دانه، بافت خورش، قسمتي از آلورن و جنين است. درجه تبديل برنج نشان مي‌دهد كه تا چه اندازه اين پوشش جدا شده است. وزن مخصوص ظاهري برنج سفيد 85/0 78/0 و وزن مخصوص واقعي آن 46/1 43/1 گرم بر سانتي‌مترمكعب مي‌باشد.درصورتي‌كه وزن مخصوص‌ظاهري شلتوك برنج64/0 56/0 و  وزن مخصوص واقعي آن 23/1-17/1 گرم برسانتي‌متر مكعب است. برنج سفيد 77-61 درصد دانه شلتوك را تشكيل مي‌دهد كه در واقع همان درون دانه‌ي نشاسته‌اي است.

            درون دانه‌ي نشاسته‌اي شامل دو بخش آلورن و مركزي مي باشد. بخش آلورن به دو تا هفت لايه از بيروني‌ترين ياخته‌هايي كه سطح درون دانه را مي‌پوشاند گفته مي‌شود. بخش مركزي شامل اندوخته‌ي نشاسته‌اي دانه است. در غشاي ياخته‌هاي آلورن سه نوع اجسام پروتئيني حضور دارد كه تنها مشابه‌ي يك نوع آن در بخش مركزي ديده مي‌شود :  اجسام پروتئيني كروي شكل بزرگ كه در هر دو بخش مشتركند، داراي 2-1 ميكرومتر قطر است. اين اجسام قابل آب كافت (هيدروليز) با پپسين بوده و فقط به مقدار اندكي در پروتئاز هضم مي‌شوند (جوليانو، 1984). اجسام پروتئيني نوع دوم بخش آلورن كروي شكل كوچك به قطر 7/0-5/0 ميكرومتر و به صورت حلقه‌هاي متراكم وجود دارد كه به طور كامل در پپسين و پروتئاز قابل هضم است. اجسام پروتئيني نوع سوم متبلور مي‌باشد كه به صورت يك شبكه‌ي بلوري قرص مانندي به قطر 5/3-2 ميكرومتر است و در شرايط pH مناسب در آنزيم پپسين به طور كامل و در پروتئاز به مقدار اندك هضم مي‌شوند.

            بخش مركزي يا درون دانه‌ي نشاسته‌اي بيش از 61 درصد وزن دانه شلتوك را در بردارد و اندوخته اصلي غذايي برنج است. درون دانه‌ي مركزي مركب از دانه‌هاي نشاسته‌اي چند وجهي بزرگ به اندازه‌ي 9-3 ميكرومتر بوده و اطراف اين دانه‌ها را بسته‌هاي كوچك مواد پروتئيني متراكم فرا گرفته است. اين مولكول‌هاي پروتئيني علاوه بر اطراف دانه‌هاي نشاسته، فاصله‌ي بين آن‌ها را نيز پر مي‌كند. سيتوپلاسم ياخته‌هاي درون دانه‌ي مركزي برخلاف بخش آلورن دوام چنداني ندارد، زيرا به احتمال زياد پس از رسيدن دانه، اين بخش درون دانه به بافت مرده تبديل مي‌شود. پروتئين اصلي بخش مركزي از نوع پروتئين كروي بزرگي است كه در آلورن نيز يافت مي‌گردد و همان‌طور كه بيان شد، پپسين اين ساختار را بخوبي آب كافت مي‌كند، در حالي كه پروتئاز فقط شبكه‌ي آندوپلاسمي دانه‌دار و ريبوزوم‌هاي آزاد را متلاشي مي‌سازد. ياخته‌هاي پارانشيمي درون دانه‌ي نشاسته‌اي داراي ديواره‌ي نازك است كه معمولاً در مقطع عرضي به طور شعاعي طويل شده و در آن نشاسته و پروتئين اندوخته مي‌گردد (جوليانو، 1984).

 

تغييرات درون دانه‌ي نشاسته‌اي در دوره‌ي نموّ دانه برنج

            عمل گرده افشاني برنج مستلزم باز شدن لما و پاله‌آ  تحت تأثير درجه حرارت و شدت نور است كه در ساعات معيني از روز رخ مي‌دهد، در مزارع تحقيقاتي مؤسسه تحقيقات برنج كشور واقع در جنوب شهر رشت اين عمل در تابستان درساعات12-10 صبح انجام مي‌شود و چهار ساعت پس از گرده افشاني هسته‌هاي مولد درون دانه‌ي نشاسته‌اي نخستين تشكيل مي‌شود و درون دانه‌ي نشاسته‌اي سريع‌تر از رويان رشد مي‌كند. 48 ساعت پس از گرده‌افشاني، درون دانه‌ي اوليه شامل 80-50 هسته مي‌گردد. 3 روز پس از باروري يك لايه‌ي چندين هسته‌اي اطراف كيسه رويان را فرا مي‌گيرد. چهار روز بعد از آن لايه‌هاي ياخته‌اي از انتهاي كيسه روياني شروع به تشكيل مي‌نمايند و اطراف رويان را به طور كامل فرا مي‌گيرند. پنج روز پس از گرده‌افشاني كيسه‌ي روياني از ياخته‌هاي درون‌دانه‌ نشاسته‌اي پر مي‌گردد و 9 روز پس از آن تقسيم ياخته‌هاي دروني دانه كامل مي‌شود و تعداد ياخته‌هاي درون‌دانه به 180000 عدد مي‌رسد و تعداد كل اين ياخته‌ها در زادمون‌هاي (Genotypes) مختلف برنج بين83100 تا 231800عدد متغير است. البته عوامل محيطي و غذايي خاك را نيز درآن نبايد بي‌تأثير انگاشت. ابتدا دانه‌هاي نشاسته در آميلوپلاست‌هاي منفرد شروع به تشكيل شدن مي‌نمايند و آن‌گاه در بخش مركزي درون دانه، توده‌هاي بهم پيوسته‌اي را به وجود مي‌آورند. بزرگ شدن اندازه دانه‌ها در ياخته‌هاي بيروني‌تر به آهستگي صورت مي‌گيرد و در نتيجه اندازه اين دانه‌ها هميشه كوچكتر از آن‌هايي است كه در ياخته‌هاي داخلي‌تر قرار دارند. اندازه‌ي دانه‌هاي نشاسته  در لايه آلورن كه با سرعت كمتري تشكيل مي‌شود حدود 10 ميكرومتر است، اما در بخش درون دانه 10 روز پس از شروع نشاسته‌سازي به 39 ميكرومتر مي‌رسد.

 

كيفيت برنـج

            هدف اصلي اصلاح نژادي برنج عملكرد يا ميزان محصول دانه در واحد سطح است كه خود با توجه به مقاومت نسبت به آفات، بيماري‌ها و تحمل شرايط نامناسب خاك مانند شوري، سولفاتي، گچي و غيره تحقق مي‌يابد. اما جوليانو (1984) پس از بررسي كيفيت دانه در 11 كشور بزرگ توليد كننده برنج پيش‌بيني كرده بود كه در آينده كيفيت دانه بيشتر از عملكرد مورد توجه قرار خواهد گرفت. به فروش نرسيدن ارقام اصلاح شده و ناياب شدن ارقام محلي خوش كيفيت ايراني در سال‌هاي 78 و 79 با توجه به اين كه بسياري از ارقام اصلاح شده كه كيفيت مناسبي نداشتند و در دست كشاورزان باقي مي‌ماند، نشان‌داد كه كيفيت بيش از پرمحصولي بايستي مورد توجه قرار گيرد و اين لازمه‌اش آن است كه تركيبات و خواص مؤثر در كيفيت به خوبي شناخته شوند، روش‌هاي اندازه‌گيري سريع و ساده به اندازه‌ي كافي توسعه يابند، زاد شناسي (Genetics) تلاقي‌ صفات به خوبي شناخته شده باشد، از مهندسي زادشناختي و غيره نيز به طور مناسب استفاده گردد. برنج‌هاي محلي 2 تا 5/2 برابر ارقام اصلاح شده و 3 الي 4 برابر برنج وارداتي به فروش مي‌رسد. بنابراين تدوين چنين نوشته‌اي ضرورت يافت تا نشانويژگي‌هاي كيفيتي برنج هم براي توليدكنندگان و هم براي مصرف كنندگان و هم محققان اصلاح نژاد روشن شود.

 

1- نشاسته‌ي برنج و نشانويژگي‌هاي وراثتي آن

درون دانه‌ي برنج از 91-84 درصد نشاسته، 15-7 درصد پروتئين و دو درصد
مواد چربي، ويتامين‌ها، مواد معدني تشكيل شده است كه وجود مقادير بسيار اندك
2- استيل-1- پيرولين عطر مطبوع برنج را ايجاد مي‌كند نيز حايز اهميت فراوان مي‌باشد. به همين جهت اين قسمت دانه برنج سفيد را كه به مصرف غذايي مي‌رسد، درون دانه‌ي نشاسته‌اي مي‌گويند كه در ارقام گوناگون محتويات نشاسته و پروتئين متفاوت و داراي غلظتهاي مختلف 2- استيل
1- پيرولين بوده‌كه  تفاوت‌هاي كيفي در آن را پديد آورده  است. اندوخته‌هاي نشاسته در دانه‌ي برنج شامل تركيبات پرپاري (Polymeric) از‌قندهاي شش كربني بوده كه در درون دانه‌ي نشاسته‌اي آن مراحل پرپارسازي وقوع يافته است. دو نوع محصول پرپاري نشاسته شامل آميلوز با مولكول‌هاي زنجيري مستقيم الــخطي از پيوند 4،1-
a داراي 2200-2000 واحد تك پار شناسايي شده است. نسبت آميلوز به آميلوپكتين يك شاخص كيفي مهمي محسوب مي‌گردد. نظر به اين‌كه در تعيين اين نسبت، اندازه‌گيري آميلوز و آميلوپكتين ضروري است و از طرف ديگر به دليل زياد بودن تعداد نمونه‌هاي مورد اندازه‌گيري و مطرح بودن روش‌هاي ساده و سريع، متخصصين به‌نژادي مجبورند فقط به اندازه‌گيري مقدار آميلوز اكتفا نمايند. مطالعات زادشناختي برنج منجر به كشفيات بسياري شده كه بعضي از آن‌ها مربوط به صفات كيفيتي هستند عبارتند‌از: برنج فاقد آميلوز (ژن واكسي يا wx )، آميلوز پائين (ژن du )، آميلوز بالا
(ژن
ac ) و اثر مواد قليايي بر روي دانه (ژن alk ). بعضي از خواص بسيار مهم نشاسته مانند درجه حرارت ژلاتيني، پيوستگي ژل و افزايش طول دانه پس از پخت از نشانويژگي‌هاي زاد شناختي به حساب مي‌آيند كه درتلاقي‌هاي برنامه اصلاح نژادي ماهيت وراثتي و گوناگوني خود را نشان مي‌دهند. زادشناسي به درك وراثت و تغييرات محتويات آميلوز و خواص شيميايي و فيزيكي نشاسته در جهت اصلاح ارقام خوش كيفيت برنج‌كمك بزرگي كرده است.

 

آميلــوز

گياهان سبز از تركيب آب و CO2 با استفاده از نور خورشيد و سبزينه در طي مراحل فتوسنتز، كربوهيدرات‌ها را توليد مي‌نمايند. انرژي لازم براي تشكيل اين تركيبات از نور خورشيد تأمين مي‌گردد.  ابتدا گلوكز و سپس در اثر پرپار شدن آن‌ها درشت مولكول‌هايي مانند نشاسته و سلولز به‌وجود مي‌آيد. درجه حرارت هوا و مواد غذايي خاك كه توسط گياه جذب مي‌شود، در پرپار شدن گلوكز به ويژه در نوع ايجاد پيوند‌هاي گلوكزيدي و درجه پرپارسازي تأثير دارد. البته اين عوامل محيطي در چگونگي ساختار نشاسته تغيير اندكي ايجاد مي‌كند و عوامل زاد شناختي تأثير اصلي و قاطعي را به نمايش مي‌گذارد.

نشاسته ماده غذايي اصلي دانه‌ي برنج است كه خود به دو تركيب آميلوز و آميلوپكتين تقسيم مي‌شود. آميلوز از تك پارهاي D -  گلوكز  با  پيوندهاي  4،1-a تشكيل شده است كه هر واحد آن از طريق كربن‌هاي شماره 1 و 4 به واحدهاي ديگر پيوند يافته و خواص شيميايي و فيزيكي ويژه‌اي به آن داده است كه به طور شگفت‌آوري در كيفيت دانه غلات به ويژه برنج تنوع ايجاد كرده است. آميلوز داراي زنجيرهاي بدون شاخه يا كمتر شاخه‌دار متصل به آنزيم و محلول در آب و قابل آب كافت شدن به گلوكز و مالتوز مي‌باشد. برعكس آميلوپكتين داراي سا‌‌ختار بسيار شاخه‌اي با زنجيرهاي كوتاه 25-20 واحدي D -  گلوكز توسط پيوندهاي 6،1- a  به زنجير اصلي اتصال يافته و در آب نامحلول است. بنابراين در آميلوپكتين دو نوع پيوند 4،1- a و 6،1- a وجود دارد و در اثر آب كافت شدن به مالتوز تبديل  مي‌گردد. عموماً 36-1 درصد نشاسته اندوخته شده در دانه‌ي برنج را آميلوز و بقيه را تركيب آميلوپكتين با ساختار مولكولي شاخه‌اي تشكيل مي‌دهد. اگرچه آميلوپكتين 98-65 درصد نشاسته درون دانه را شامل مي‌شود اما نقش آن در كيفيت دانه به‌خوبي روشن نيست و نسبت آميلوز به آميلوپكتين يا در اغلب موارد فقط محتويات آميلوز را به عنوان يكي از مهمترين شاخص‌هاي فرآيند پخت و پز مورد ارزيابي قرار مي‌دهند. كيفيت پخت برنج به صورت دانه يا آرد كاملاً با مقدار آميلوز تعيين مي‌شود. ارقام و پروره‌هاي برنج را از نظر محتويات آميلوز به واكسي يا فاقد آميلوز (2-1 درصد)، خيلي كم آميلوز (9-3 درصد)، كم آميلوز (17-10 درصد)، متوسط آميلوز (25-18 درصد) و آميلوز بالا (بيشتر از26 درصد) طبقه‌بندي مي‌كنند. اما براي مصرف كنندگان تنها درجه‌بندي ديگري پيشنهاد مي‌شود كه عبارت است از واكسي، آميلوز متوسط و آميلوز بالا. تاكنون روش‌هاي متعددي براي اندازه‌گيري آميلوز ارائه شده است كه عبارتند از :    روش اندازه‌گيري جذب نور با طول موج 620 نانومتر در دستگاه طيف‌سنج نوري يا اتوآناليزور، آمپرومتري، كروماتوگرافي كاغذي. از آن‌جا كه آميلوز با محلول يد رنگ آبي و آميلوپكتين رنگ قرمز توليد مي‌كند، با اندازه‌گيري جذب آن در طول موج 620 نانومتر با طيف سنج نوري مقدار آميلوز تعيين مي‌گردد. آميلوپكتين در اين اندازه‌گيري مزاحمت ايجاد مي‌كند اما اين اثر را با تنظيم pH مي‌توان كاهش داد.

برنج واكسي در موقع پخت، چسبنده و لزج و فاقد انبساط حجمي بوده، اما برنج‌هاي غيرواكسي كه به غير گلوتينوز نيز معروفند بستگي به تركيب آميلوز دارد. هرچه ميزان آميلوز بيشتر باشد از چسبندگي دانه‌ها به يكديگر كاسته شده، به طوري كه در برنج‌هاي آميلوز بالا، دانه‌ها پس از پخت كاملاً از هم جدا باقي مي‌مانند و در اثر سرد شدن خشك‌تر و سخت‌تر مي‌گردند. برنج‌هاي با آميلوز بالاتر از 33% پس از پخت خوب جويده نشده و فاقد ارزش خوراكي مي‌باشند. براي تشخيص برنج واكسي از غيرواكسي روش ساده و آساني رواج يافته است كه در آن پس از خراشيدن سطح دانه و افزودن يك قطره محلول يد، واكنش يدي نشاسته انجام مي‌شود. اگر برنج از نوع واكسي باشد، رنگ قرمز و در صورتي كه غيرواكسي باشد، رنگ آبي ظاهر مي‌گردد.

اگرچه در بعضي مناطق محدودي برنج‌هاي واكسي را ترجيح مي‌دهند اما اغلب نواحي جهان برنج‌هاي غيرواكسي از نوع آميلوز متوسط را توليد و مصرف مي‌نمايند و قيمت آن‌ها دائماً رو به افزايش است. در حال حاضر همه‌ي ارقام محلي ايراني به استثناي گيل چمپا داراي آميلوز متوسط هستند. كشت گيل‌چمپا كه از ارقام آميلوز بالاست كشت آن تقريباً منسوخ گشته است. رقم دم‌سياه كه در بعضي از نواحي لاهيجان، آستانه، صومعه‌سرا و رودسر به ندرت كشت مي‌شود با 22% آميلوز و كيفيت پخت و خوراكي بسيار عالي از برنج‌هاي نادر جهان است كه به دليل پايين بودن ميزان محصول در واحد سطح، حساسيت به آفات و بيماري‌ها، ديررسي و ورس شديد به كشت آن توجهي نمي‌شود. بعضي از خانوارهاي روستايي برنج دم‌سياه را براي مصرف خودشان توليد و معمولاً به بازار عرضه نمي‌كنند. كشاورزان كنجكاو، براي دسترسي به ارقام مشابه دم‌سياه از روش انتخاب توده‌هاي محلي بهره‌ مي‌گيرند. ارقام جديد هاشمي و علي‌كاظمي از اين طريق اصلاح شده‌اند و هر دو آميلوز متوسط هستند و كيفيت رقم هاشمي به دم‌سياه نزديكتر است.

كشت پروره‌هاي با نشاسته واكسي و غيرواكسي هر دو در نقاط مختلف جهان انجام مي‌شود اما در ايران تاكنون به دليل عدم تقاضاي مصرف كننده ارقام واكسي كشت نشده است. بهترين نمونه برنج واكسي  29IR  است. مطالعه‌ي وراثت آميلوز، درگيري يك ژن اصلي و چندين ژن تغيير دهنده غالب ناقص را به سمت آميلوز پايين نشان مي‌دهد. اما تلاقي زادمون‌هاي با مقادير مختلف آميلوز، الگوي متفاوت وراثت را بهتر نشان‌‌داده است. هدايت تك ژني محتويات آميلوز در تلاقي بين زادمون‌هاي آميلوز پايين و بالا و بررسي وراثت آميلوز در جمعيت‌هاي BCF1 , F3 , F2 , F1  وBCF2 نشان داد كه ژن آميلوز بالا داراي غالبيت ناقص است و علاوه بر اين تغييردهنده‌هاي ديگري نيز در اين تلاقي‌ها دخالت دارند(شانگ،1981).ارقام اصلاح شده ايراني‌مانند سپيدرود، نعمت، ندا، گيل‌1، هراز، آمل‌2، آمل3 همه آميلوز بالا، GT پايين و فاقد عطرند، زيرا در تلاقي‌هاي منجر به توليدشان يكي از والدين آميلوز بالا بوده است.

اطلاعات مربوط به تأثير محيط، خاك، كود و عمليات زراعي در محتويات آميلوز بيشتر ناشي از تجارب كشاورزان و دانشمندان است و هر دو قشر به اين امر آگاهي كامل دارند. عموماً درجه حرارت هوا با مقدار آميلوز داراي همبستگي منفي است و با افزايش درجه حرارت هوا آميلوز كاهش مي‌يابد و از شفافيت ظاهري دانه كاسته مي‌شود. استفاده از كودهاي نيتروژني اضافي در ارقام باسماتي پاكستاني و باسماتي 370  محتويات آميلوز را 9/9-3 درصد افزايش داده است. بنابراين استفاده از كود نيتروژني اثر معكوسي در كيفيت پخت و خوراكي بر جاي مي‌‌گذارد. در باره‌ي تأثير پتاسيم، منيزيم، گوگرد، فسفر و روي در محتويات آميلوز نظرات متفاوتي وجود دارد. اگرچه شن (1997) افزايش محتويات آميلوز در اثر استفاده از كود Zn و ويل جت (1986) تأثير پتاسيم در اين عمل را گزارش داده‌اند، اما دلايل موجود در آن‌ها كافي نيست.

2-1- درجه حرارت ژلاتيني (Gelatinization Temperature)

            درجه حرارت ژلاتيني يكي از خواص فيزيكي بسيار مهم نشاسته برنج مي باشد كه عبارت از درجه حرارتي است كه دانه‌هاي نشاسته در داخل آب به طور غيرقابل برگشتي متورم مي‌شوند. وقتي مخلوط آب و برنج به تدريج گرم مي‌شود تا پيش از رسيدن به درجه حرارت ژلاتيني تغيير اندكي را متحمل مي‌گردد، ولي پس از آن دانه‌هاي نشاسته آب را به مقدار بيشتري جذب كرده و سبب افزايش طول دانه و انبساط حجمي آن مي‌گردند. بنابراين، GT تعيين كننده‌ي مدت زمان لازم براي پخت بوده و تغيير در آن منجر به تغيير در زمان پخت است و هرچه مقدار آن بيشتر باشد، مدت زمان لازم براي پختن بيشتر خواهد بود. در درجه حرارت ژلاتيني دانه‌هاي نشاسته خاصيت پيوند قطبي خود را از دست داده و ژل به تدريج شفافيت بيشتري يافته و آميلوز محلول مي‌گردد. در اين هنگام نشاسته را ژلاتيني شده مي‌نامند. GT برنج كاملاً از زادموني به زادمون ديگر تفاوت دارد.

GT درجه نظم سازماني ذرات نشاسته را نشان مي‌دهد و به همين دليل درجه حرارت ژلاتيني نشاسته، درجه سازمان مولكولي آن را در نواحي بين ذرات نسبتاً بي‌شكل مجسم مي‌سازد. از اين‌جا براي اين سؤال كه چرا در ارقام واكسي و غيرواكسي امكان يكسان بودن GT وجود دارد مي‌توان پاسخي يافت. به نظر مي‌رسد، GT با درجه تبلور نشاسته، اندازه يا درجه مولكولي آن، تعداد زنجيرهاي انشعابي آميلوپكتين برنج ارتباط داشته باشد. كميت و كيفيت نشاسته و GT تأثير شديدي در كيفيت پخت دارد. جالب توجه است كه با اين همه توضيحات، اندازه دانه‌ي برنج و شكل آن در مقدار جذب آب و زمان پخت هيچ‌گونه تأثيري نداشته بلكه فقط GT آن را مشخص مي‌كند.

درجه حرارت ژلاتينی دانه‌های برنج به طور وسيعی تحت تأثير عوامل محيطی و مواد غذايی خاك قرار دارد. از عوامل مؤثر در GT برنج می‌توان درجه حرارت زمان پرپار شدن نشاسته و ميزان تابش نور خورشيد را نام برد كه مقدار آن را حداكثرتا شش درجه سانتي‌گراد تغيير مي‌دهد. دلا كروز (1991) در مطالعه GT رقم برنج باسماتي پاكستان در درجه حرارت‌هاي مختلف دستگاة فيتوترون نتيجه گرفت كه GT  از درجه حرارت تأثير نمي‌پذيرد. شايد علت اين مشاهده عدم هماهنگي بين شرايط ايجاد شده در فيتوترون و محيط آزاد به ويژه نور و تشعشعات ديگر خورشيدي و غيره باشد. تغييرات حرارتي در زمان تشكيل پرپارهاي آميلوز و آميلوپكتين سبب تغيير در ساختار مولكولي و تغيير در انشعاب سازي و حتي ايجاد پيوندهاي عرضي مي‌گردد. حدود 20 روز پس از گلدهي و نيز در زمان رسيدگي دانه اثر افزايشي درجه حرارت محيط در بالا بردن GT محسوس است. با اين حال، در مورد تأثير مواد معدني خاك مانند ازت، پتاسيم و فسفر در ميزان درجه حرارت ژلاتيني نشاسته برنج گزارش قابل قبولي وجود ندارد.

          GT ارقام برنج عموماً بين cْ55  تا  cْ79  متغير است وشاملGT پايين
(
cْ69ـ55)، GT متوسط (cْ74ـ 70) و GT بالا (cْ79 ـ 75) مي‌باشد (جوليانو، 1972). بيش از 90% ارقام محلي خوش كيفيت ايراني از نوع GT متوسط هستند و زادمون‌هاي معطر عنبربو، هاشمي، علي‌كاظمي، دم‌سياه و باسماتي پاكستان در اين گروه قرار دارند، به استثناي حسني كه داراي GT پايين بوده اما كيفيت پخت آن بسيار تحسين برانگيز است. اهالي طالش در نواحي هشتپر، ماسال، شاندرمن و فومن و بعضي نواحي ديگر كه اغلب مردماني كوشا و با اراده‌ا‌ي قوي هستند به مصرف اين نوع برنج تمايل زيادي نشان مي‌دهند. بسياري از كشاورزان گيلاني كه بايستي روزهاي طولاني به كار طاقت فرساي روي زمين زراعي بپردازند، معتقدند كه برنج حسني نسبت به ساير برنج‌ها، انرژي بيشتري را آزاد مي‌سازد و توانايي انجام كار را در آن‌ها زيادتر مي‌كند. اين يك اظهار نظر ساده لوحانه و احساساتي نيست بلكه به احتمال قوي GT پايين همراه با آميلوز متوسط و پروتئين بالاي اين رقم ممكن است منجر به چنين خواصي در آن شده باشد. حسني از ارقام برنج دانه بلند محسوب نمي‌گردد، بنابراين بازار پسندي آن پايين است و با اين كه معطر نيز مي‌باشد به قيمت ارزان‌تر معامله مي‌شود، اما به علت GT پايين و GC نرم هنگامي كه به صورت آرد مصرف مي‌شود از كيفيت خوراكي و نگه‌داري بسيار عالي برخوردار است و بعضي از محصولات غذايي مانند نان برنجي، كيك، كاكا و خشكار فقط از آرد برنج حسني قابل تهيه است كه پس از پخت در حال سرد، نرم باقي مي‌مانند و علاوه بر اين از آن در تهيه غذاهايي از قبيل آش‌شيربرنج، فرني و كويي‌آش (نوعي غذا كه از مخلوط برنج، شير، كدو قرمز و شكر تهيه مي‌كنند) نيز استفاده مي‌شود. اين نوع غذاها اگر پس از سرد شدن خشك و سخت گردند فاقد ارزش مصرفي خواهند بود و رقم حسني چنين مشكلي را برطرف ساخته است.تاكنون روش‌هاي متعددي براي اندازه‌گيري GT رواج يافته كه عبارتند از : روش تأثير محلول هيدروكسيد پتاسيم 7/1% و روش‌هاي نورسنجي، ميكروسكوپي و پلاروگرافي. روش KOH خيلي ساده و سريع است. تعداد شش دانه برنج سفيد سالم را در يك پتريديش قرار داده و 10 ميلي‌ليتر محلول هيدروكسيد پتاسيم 7/1 % به آن افزوده و مــدت 24 ساعت در درجه حرارت ثابت C30 نگهداري مي‌كنند و سپس ميزان تأثير يا هضم محلول KOH را بر روي دانه‌ها


شكل1 نمودار درجه حرارت ژلاتيني نسبت به درجه‌ي تأثير محلول پتاس7/1%

 

 براساس نمرات 1 تا 7 درجه يادداشت مي‌نمايند. اين درجات با مقدار GT نسبت غير مستقيم دارد. مقدار GT در اين روش با استفاده از منحني نمايش شكل 1 تعيين مي‌شود. براي اطلاعات بيشتر لازم به توضيح است كه غلظت KOH در دو زيرگونه‌ي هندي و ژاپني متفاوت مي‌باشد. براي پروه‌هاي زيرگونه‌ي هندي غلظت 8/1ـ7/1 درصد KOH و ارقامي كه در مقابل KOH مقاومند مناسب است و اما براي پروه‌هاي زيرگونه ژاپني و پروه‌هايي كه در KOH  به سهولت تجريه مي‌شوند، غلطت 5/1ـ4/1 درصد KOH كافي به نظر مي‌رسد. اندازه گـــــيري GT به روش نورسنجي نيز تا اندازه اي ساده است اما‌‌  به آسياب براي تهيه آرد و دستگاه طيف سنج نوري براي تعيين در صد عبور نور نياز‌دارد كه صرف هزينه بيشتري را موجب مي‌شود. در اين روش مقدار 50 ميلي‌گرم آرد برنج را با افزودن 10 ميلي‌ليتر محلول 7/1 درصد پتاس به مدت 24 ساعت در cْ30 قرار مي‌دهند و سپس درصد عبور نور آن را با استفاده از سل (Cell) كوآرتز 8 ميلي‌متري در طول موج 620 نانومتر تعيين مي‌كنند. در نمونه‌هاي با GT بالا درصد عبور نور كوچكتر از  10 درصد و GT متوسط 50 21 درصد و GT پايين عبور نور بيشتر از 60 درصد خواهد بود. شكل 2 منحني نمايش درجه حرارت ژلاتيني برنج را نسبت به درصد عبور نور نشان‌مي‌دهد.

 


شكل2 نمودار درجه حرارت ژلاتيني نسبت به درصد عبور نوردر طول موج 620 نانومتر

 در آزمايش تعيين درجه اثر KOH ، برنج‌هاي GT پايين به طور كامل و GT متوسط به آهستگي تجزيه و پخش مي‌شود، در حالي كه GT بالا دانه‌ها را سالم و بدون تأثير برجاي مي‌گذارد.

در حال حاضر بسياری از محققين با تجربه معتقدند كه GT می‌تواند بعضي از مسائل مجهول مربوط به كيفيت برنج را پاسخ‌گو باشد. اعتقاد براين است كه بدون درنظر گرفتن GT در انتخاب لاين‌های پيشرفته و در حال تفكيك بهبودی حاصل نخواهد شد و چندين سال تلاش برای معرفي يك رقم برنج اصلاح شده جديد كه از نظر كيفيت مناسب و مورد پذيرش مصرف كننده باشد ممكن است با ناكامي مواجه گردد. از آن‌جا كه محصول نهايي گياهان دورگه دانه‌هاي F2 است، تفرقه GT در طول خوشه وجود دارد اما برداشت توده‌اي آن از نظر نشانويژگي‌هاي پخت و خوراكي مشاهده نشده است (ويرماني، 1994). برعكس، ارقامي كه به روش دورگ‌گيري تهيه مي‌شوند و به كشاورزان معرفي مي‌گردند بايستي از لحاظ GT نيز جور تخم و خالص باشند.

الگوي تفرقه GT بستگي به ميزان آن در والدين ازيك تلاقي به تلاقي ديگر متفاوت است. وانگ (1988) وراثت و تغييرات GT را در تلاقي‌ها مشاهده و نتيجه گرفته بود كه GT به ‌وسيله  ژن‌هاي غالب و افزايشي هدايت مي‌شود. پيش از اين نيز سومريت (1974) نقش اثر افزايشي ژن را در بعضي از تلاقي‌هاي مورد مطالعه خود گزارش كرده بود. وراثت GT در تلاقي‌ها پيوسته و چند ژني است.

از آن‌جا كه ژلاتيني شدن نشاسته به عمل تجزيه شيميايي درشت مولكول‌هاي نشاسته بستگي داشته و با مقدار آميلوز و آميلوپكتين رابطه‌اي ندارد، اغلب ديده مي‌شود كه ارقام GT بالا، آميلوز پايينند و عملاً هيچ رقمي با GT بالا و آميلوز بالا ديده نشده است. برنج‌هاي GT متوسط اكثراً با آميلوز متوسط و بالا، GT پايين در همه‌ي ارقام برنج قابل مشاهده است. اگرچه مصرف كنندگان برنج به ويژه زنان خانه‌دار با اصطلاح فني GT آشنايي ندارند، اما وجود چنين خواصي را در مدت زمان پخت، يكنواختي و تفرقه دانه‌هاي در حال پخت و جدا ماندن دانه‌ها پس از پخت را به خوبي احساس مي‌كنند.هنگامي كه برنج به صورت كته پخت مي شود، تفرقه‌ي GT در دانه ها قابل تشخيص نيست زيرا در پوش باعث مي شود تا گرما و بخار آب مدّتي پس از پخت  در داخل ديگ باقي بماند و سبب پختن دانه هايي شود كه به علت GT بالا هنوز ژلاتيني نشده اند.اما در پخت برنج به صورت آبكش، پس از خارج كردن آب دانه هاي GT بالا كه هنوز نپخته اند به خوبي قابل تشخيص است.

 

3-1- پيوستگي ژل (Gel consistency)

           پيوستگي يا چسبندگي ژل يكي از خواص نشاسته برنج است كه از نشانويژگي‌هاي مهم كيفي محسوب مي‌گردد و در به‌نژادي برنج مورد استفاده زادگيران (Breeders) قرار مي‌گيرد. پيوستگي ژل را مي‌توان با روان شدن يا جاري شدن در سطح افقي بهتر درك كرد و به اين ترتيبGC متناسب خواهد بود با مسافت طي شده‌ي ژل حاصل از مخلوط 100 ميلي‌گرم آرد برنج سفيد با 2 ميلي‌ليتر محلول 2/0 نرمال KOH در داخل لوله آزمايش 11×100 برحسب ميلي‌متر، هنگامي كه در سطح افقي به مدت يك ساعت ساكت نگه داشته شود. اما در عمل براي جلوگيري از خطاهاي احتمالي به اندازه‌گيري فاصله ژل تا ته لوله مبادرت مي‌ورزند يا به عبارت ديگر طولي از لوله كه ژل رنگي در آن مشاهده مي‌شود تعيين مي‌كنند. اختلاف سليقه مصرف كنندگان وقتي كه مجبور به استفاده از برنج‌هاي آميلوز بالا (بيش‌از26%) بودند، سبب شد تا تفاوت ارقام آميلوز بالايي كه محتوياتشان يكسان بود بررسي شود. به اين ترتيب معلوم شد كه برنج‌هاي‌ آميلوز بالا از لحاظ GC در سه گروه سخت، متوسط و نرم مي‌توانند طبقه‌بندي گردند. براي نمونه دو رقم نعمت و سپيدرود با GT و محتويات آميلوز يكسان و فاقد عطر، نعمت به دليل GC نرم بيشتر از سپيدرود مورد پسند مصرف كنندگان است. از مقايسه ارقام خزر و دم‌سياه نيز مي‌توان به نقش با اهميت اين صفت پي‌برد. خزر و دم‌سياه هر دو آميلوز متوسط، GT متوسط و پروتئين يكسان (8/7%)دارند اما از نظر GC و عطر از هم متمايزند و چون تركيبات عطري در كيفيت پخت و خشك شدن پس از آن تأثيري ندارد و فقط در كيفيت خوراكي نمايان مي‌شود، از اين رو GC ويژگي‌هاي نامطلوب خزر و كيفيت بسيار عالي دم‌سياه را موجب شده است. در حال حاضر از GC براي تشخيص كيفي همه‌ي ارقام و خط‌هاي در حال تفكيك برنج توسط زادگيران (Breeders) استفاده مي‌شود. طول ژل براي GC سخت mm40-26 ، متوسط mm60-41 و نرم mm100-61 در نظر گرفته شده است. اندازه بهينه آن نيز مانند آميلوز و GT، متوسط است و بسياري از ارقام محلي ايراني GC متوسطند.

          پيش از تعيين GC لازم است همه‌ي نمونه‌هاي برنج سفيد مورد آزمايش و برنج‌هاي شاهد با GC نرم 32IR ، متوسط 36IR و سخت 42IR حداقل به مدت 48 ساعت در يك اتاق نگه‌داري شوند تا رطوبت همه‌ي نمونه‌ها يكسان گردد. تعداد 12 دانه برنج سالم را با آسياب آزمايشگاهي به آرد ريز 100 مش تبديل و مقدار 1 ±100 ميلي‌گرم آن را توزين و وارد لوله آزمايش mm 11×100 مي‌نمايند. 2/0 ميلي‌ليتر الكل 95% محتوي 025/0 درصد معرف تيمول آبي تازه تهيه شده را به آن اضافه مي‌كنند(اتانول مانع لخته شدن آرد در طول مدت ژلاتيني شدن قليايي مي‌گردد و تيمول آبي ژل را به رنگ آبي در مي‌آورد تا انتهاي ژل به خوبي تشخيص داده شود). حال 2 ميلي‌ليتر محلول 2/0 نرمال KOH  افزوده مي‌شود و با استفاده از مخلوط‌كن ورتكس بهم زده مي‌شود. يك عدد گلوله شيشه‌اي در دهانه‌ي لوله قرار داده و آن را در حمام آب در حال جوش فرو مي‌برند تا پس از 10 دقيقه كاملاً ژلاتيني شود. سپس لوله‌ها را بيرون آورده و مدت 5 دقيقه در دماي اتاق نگه داشته تا خنك شود و آن‌گاه به مدت 20 دقيقه در مخلوط آب و يخ قرار مي دهند تا ژل به حالت نيمه جامد درآيد. لوله‌هارا مدت يكساعت بر روي كاغذ ميلي‌متري در سطح افقي مي‌خوابانند تا ژل حركت نمايد و فاصله انتهاي حركت ژل تا ته لوله آزمايش را يادداشت مي‌كنند. آزمايش تعيين GC خيلي حساس مي‌باشد و بايستي درجه حرارت اتاق آزمايشگاه  cْ25 و علاوه بر آن، ارقام شاهد در دامنه GC مورد نظر قرار داشته باشند (دلا، 2000).

            يكي از عوامل بسيار مؤثر در اندازه‌گيري GC حضور ليپيدها و درجه تبديل برنج است. بنابراين به روشني مشاهده مي‌شود كه چرا نمونه‌هاي يك رقم يا يك خط اصلاح شده برنج مي‌تواند اندازه‌‌هاي GC متفاوتي را نشان دهد. تمام نمونه‌هاي برنج قهوه‌اي غيرواكسي به علت وجود ليپيدها داراي GC سخت هستند، و پس از تبديل به برنج سفيد ممكن است GC نرم يا متوسطي را حايز گردند. از اين گذشته پس از خارج كردن تركيبات ليپيدي آردشان با الكل اتيليك 95 درصد غالباً داراي GC نرم خواهد شد. براي مثال نمونه‌اي از برنج قهوه‌اي 8IR  با GC سخت (30 ميلي‌متر) پس از چربي‌گيري با اتر نفت به 50 ميلي‌متر يا GC متوسط رسيد و پس از چربي‌گيري با اتانول 95% در دستگاه تقطير برگشتي مقدار 84 ميلي‌متر يا GC نرم به دست آمد. يعني هر سه حالت پيوستگي ژل سخت، نرم و متوسط برحسب وجود مقادير متفاوتي از ليپيدها در رقم برنج 8IR  ديده شد. درون دانه‌ي نشاسته‌اي برنج محتوي 7/0 درصد ليپيد است كه داراي نسبت
ليپيد خنثي :  گليكوليپيد : فسفوليپيد، 20 : 15 : 65 بود. حال براي مطالعه بيشتر، به اين برنج چربي‌گيري شده مقدار 7/0-4/0 درصد اسيد پالمتيك اضافه گرديد و به دنبال آن آزمايش اندازه‌گيري پيوستگي ژل انجام شد كه
GC سخت (30 ميلي‌متر) را نشان داد. از طرف ديگر در ارقام برنج سفيد واكسي (فاقد آميلوز) نه عمل چربي‌گيري و نه افزايش اسيدپالمتيك هيچ كدام تأثيري در مقدار GC نداشت. به اين ترتيب مي‌توان چنين استنباط كرد كه دخالت ليپيدها در GC مربوط به همتافت آميلوز ليپيد برنج است. اين بهترين راه پاسخ به اين سؤال است كه چرا GC در ارقام آميلوز بالا اهميت دارد. از اين گذشته، تأثير درجه‌ي تبديل در پيوستگي ژل اصولاً از تغيير مقدار ليپيدهاي موجود در آن ناشي مي‌شود و به همين علت نمونه‌هاي شاهد بايستي هم زمان با نمونه‌هاي آزمايشي به برنج سفيد تبديل گردند تا درجه تبديل يكساني داشته باشند (جوليانو، 1984).

            شانگ ولي (1981) وراثت پيوستگي ژل در برنج‌هاي اصلاح شده زيرگونه هندي و همچنين جمعيت‌هاي BCF1 , F3 , F2 , F1 و BCF2 تلاقي بين والدين با پيوستگي ژل سخت و نرم را مطالعه كردند و نتايج به دست آمده نشان‌دادكه GC توسط‌يك ژن كنتر ل مي‌شود و پيوستگي ژل سخت غالب و نرم مغلوب است. پيش از اين نيز تصور مي‌شد،  اختلافات حاصل از اين تلاقي‌هاي دو طرفه به دليل اثر سيتوپلاسمي در پيوستگي ژل باشد (سنيق 2000). محتويات آميلوز به نسبت زيادي با پيوستگي ژل داراي همبستگي معني‌دار منفي است و نشان دهنده‌ي اين است كه اصلاح هر كدام بايستي به طور مجزا انجام شود و نه هر دوي آنها با هم در يك تلاقي (سنيق 2000). از آن‌جا كه غلظت ليپيدها تفوق كامل دارد، براي دست‌يابي به GC نرم در آميلوز بالا، كاهش غلظت ليپيدهاي درون دانه ضروري به نظر مي‌رسد. تونگ (1989) با استفاده از تحليل تلاقي دي‌آلل و قابليت تركيب كنندگي، دخالت يك ژن اصلي و چندين ژن كهاد (minor) يا تغيير دهنده را در هدايت بروز پيوستگي ژل و غالبيت متوسط در دامنه غالبيت ناقص گزارش كردند. اين قابليت تركيب كنندگي نشان داد كه اثرات  ژن افزايشي و غيرافزايشي هر دو مهم مي‌باشند. نتايج حاصل اهميت انتخاب والدين مادري مناسب را در تلاقي‌ها پيشنهاد مي‌كرد، به طوري كه انتخاب GC متوسط از تلاقي‌هاي والدين GC سخت × GC نرم به دليل هدايت ژن اصلي اين صفت  غير مؤثر دانسته شد (سنيق و كوش، 2000).

4-1- پـروتئيــن

            پروتئين پس از نشاسته عمده‌ترين جزء تشكيل دهنده‌ي دانه‌ي برنج مي‌باشد و محتويات آن داراي تفاوت پروره‌اي بوده و در برنج سفيد از 5 تا 4/15درصد متغير گزارش شده است. در مؤسسة بين‌المللي برنج از تجزيه 17587 رقم برنج، ميزان پروتئين برنج قهوه‌اي بين 3/ 4  تا 2/18 درصد با ميانگين 5/9 درصد به دست آمد (گومز، 1979 ) برنج در ميان غلات داراي پائين‌ترين ميزان پروتئين است، اما علاوه بر آمينواسيد ليزين از نظر آمينواسيدهاي گوگرددار سيستين و ميتيونين غني مي‌باشد. مهمترين جزء پروتئين مورد نياز غذاي انسان اسيدآمينه ليزين است كه در برنج، جو صحرايي و چاودار بيشتر از غلات ديگر وجود دارد. برتري پروتئين برنج نسبت به ساير غلات مربوط به تركيب همين آمينواسيدهاست.

            مقادير محتويات پروتئين مطابق روش‌هاي تجزيه، تأثير شرايط انباري، زراعت، عوامل زاد شناختي، شرايط محيطي رشد و نمو (درجه حرارت، شدت نور خورشيد و طول روز) و طول دوره‌ي رشد به طور قابل توجه‌اي متغير است. اما هيچ كدام به اندازه عامل زاد شناختي در آن مؤثر نيست.

          پروتئين در لايه آلورن تغليظ مي‌شود ولي قسمت اصلي آن در درون دانه‌ي نشاسته‌اي ذخيره مي‌گردد. غلظت پروتئين در لايه‌هاي خارجي‌تر بيشتر از لايه‌هاي داخلي درون دانه‌ي نشاسته‌اي است. پروتئين فضاي بين دانه‌هاي نشاسته‌اي را اشغال مي‌كند و از آن‌جا كه دانه‌هاي نشاسته‌اي در نواحي گچي مانند نواحي غيرگچي شفاف دانه محكم به هم بسته نشده‌اند، تصور مي‌شود كه مولكول‌هاي پروتئين به عنوان متصل كننده باشند. بنابراين هر چيزي كه غلظت پروتئين را افزايش دهد (مانند كودهاي ازت‌دار) استحكام دانه را مخصوصاً در نواحي گچي، در اثر اتصال ذرات به هم زياد مي‌كند (بورل و همكاران، 1990). پروتئين برنج براساس محلوليت اجزاي آن طبقه‌بندي مي‌شود:

آلبوميــــن :   اين پروتئين در آب خالص يا اندكي اسيدي حل مي‌شود و در صورت گرم كردن تا اندازه‌اي انعقاد مي‌يابد.

گلوبوليــن :   اين پروتئين در آب خالص حل نمي‌شود،  اما در آب نمك (4/0 مولار NaCl ) حل مي‌گردد و در اثر گرم كردن منعقد نمي‌شود.

گلوتليــن :    اين پروتئين در آب خالص، نمك و اتانول نا محلول بوده، اما در آب با pH اسيدي يا قليايي (1/0 مولار HCl يا NaOH )محلول است. اين پروتئين در دانه گياهان تك لپه‌اي مانند برنج وجود دارد. گلوتلين برنج اورزيين ناميده مي‌شود.

پرولاميــن :   اين پروتئين در آب نامحلول، ولي در اتانول 80-70 درصد محلول است. پرولامين برنج با اتانول به سختي استخراج مي‌شود. به همين دليل مقادير گزارش شده آن ممكن است صحيح نباشد و استخراج آن با اتانول 70% فقط مقادير اندكي از مولكول‌هاي پرولامين  پروتئين برنج را جدا مي‌كند.

مقادير پروتئين برنج مطابق روش‌هاي مورد استفاده  در اندازه‌گيري متفاوت است، با اين حال زمان نمونه‌برداري ، شرايط نگه‌داري در انبار، شرايط محيطي رشد (درجه حرارت، رطوبت هوا و تشعشعات خورشيدي، طول دوره‌ي رشد و نوع زراعت ديم، آبي، كوددهي و وجين علف‌هاي هرز) در نتايج اندازه‌گيري پروتئين تأثير دارد. علاوه بر اين ممكن است هر زادموني در پاسخ به اثر شرايط بالا در طيف نسبتاً وسيعي متفاوت باشد. بررسي بورل (1990) در باره‌ي اثر كود ازتي در سه زادمون برنج لمون، نيوبونيت و استاربونيت نشان داد كه با افزايش كود ازتي پروتئين دانه نيز زياد مي‌شود، اما اين افزايش در زادمون استاربونيت بيشتر از دوزادمون ديگر بود، علاوه بر اين اگر كودپاشي در مرحله خوشه دهي انجام شود، پروتئين دانه را بيشتر افزايش خواهد داد. براي درجه حرارت‌هاي بالاتر از 22 معلوم شد كه با افزايش درجه حرارت محيط در دوره‌ي رسيدگي دانه مقدار پروتين‌كاهش مي‌يابد، علت اين است كه درجه حرارت در ميزان اندوختگي تركيبات غيرپروتئيني به ويژه نشاسته بيشتر از ذخيره شدن  پروتئين تأثير مي‌گذارد. رطوبت هوا در افزايش محتويات پروتئين تأثير قابل توجه‌اي دارد. عمليات كشت و مراقبت در مزرعه مانند فاصله نشاءكاري، وجين علف‌هاي هرز به علت اين كه كودهاي نيتروژني را بيشتر در اختيار گياه قرار مي‌دهد يا ممكن است نور بيشتري به گياه برسد، در ميزان پروتئين اثر مي‌گذارد. از اين گذشته، در يك بوته شاخه‌هاي كوتاه‌تر داراي مقدار پروتئين بيشتري نسبت به شاخه‌هاي بلندتر هستند و از طرف ديگر در هر خوشه دانه‌هاي پايين‌تر نسبت به دانه‌هاي بالاتر آن محتويات پروتئين بيشتري دارند و به كار بردن كودهاي نيتروژني اين اختلاف را تشديد مي‌نمايد.

       در حال حاضر محققان اصلاح برنج براي بالا بردن محتويات پروتئيني خطوط اميد‌بخش خود در تلاشند. اگرچه تا اين تاريخ بهبود محتويات پروتئين برنج به دليل توارث پيچيده اين صفت و تأثير شديد شرايط محيطي در آن موفقيت آميز نبوده است، اما اصلاح ارقام پرمحصول و زودرس وسيله مؤثري در پيش برد چنين برنامه‌اي مي‌تواند باشد.

          بعضي از مصرف كنندگان گيلاني در رژيم غذايي خود مقدار پروتئين برنج را در نظر مي‌گيرند و برنج‌هايي را انتخاب مي‌كنند كه محتويات پروتئين لازم براي رژيم غذايي‌شان را تأمين كند. براي مثال زادمون‌هاي وووو (Vovo)‌، حسني و غريب كه مقدار پروتئين آن‌ها 8/9 تا 6/12 درصد است، براي مواردي كه نياز به پروتئين زياد باشد و دم‌سياه، هاشمي و علي كاظمي براي مواقعي كه غذاي سبك يا متوسط پروتئين مورد نظر باشد. مورد استفاده قرار مي‌گيرند و از ارقام خارجي وارداتي به عنوان غذاي كم پروتئين مصرف مي‌گردد. مركز رايانه‌اي مؤسسه‌ي تحقيقات بين‌المللي برنج (1990) محتويات پروتئين ارقام محلي و اصلاح شده ايراني را به اين صورت ارسال نموده است‌ : بي‌نام 9/7، دم‌سياه 6/8، حسني 6/9، خزر 8/8، هراز 1/7، گيل يك 8/7، آمل دو 1/7، اعلمي ـ طارم 1/8، سپيدرود 1/7 و غريب 12 درصد (نامة جوليانو، 1990).

 

5-1- عطر برنــج

عطر يكي از مهم‌ترين نشانويژگي‌هاي كيفيت در برنج‌هاي خوش‌كيفيت است كه علاوه بر عام‌پسند بودن آن درآسيا و آفريقا، در اروپا و آمريكا نيز مورد پذيرش قرار گرفته است. در بيشتر كشورها، برنج‌هاي معطر بالاترين قيمت را دارند و در تجارت جهاني ارقام معطر جاسمين و باسماتي از قيمت‌هاي تضميني برخوردارند. مردم آسيا كه عمده توليد و مصرف كنندگان برنج مي‌باشند، برنج‌هاي دانه بلند و خوب سفيد شده با عطر قوي را ترجيح مي‌دهند. اگرچه برنج معمولاً به تنهايي مصرف نمي‌شود و همراه با غذاهاي معطر ديگري ميل مي‌گردد، اما عطر آن نمي‌تواند جبران عطر برنج را بنمايد. با اين حال، براي اين دسته از مصرف كنندگان، برنج فاقد عطر مانند غذاي بي‌نمك احساس مي‌شود. در حال حاضر همه‌ي ارقام محلي ايراني كه بيشتر در استان‌هاي شمالي كشور كشت مي‌شوند مانند بي‌نام، حسني، هاشمي، علي‌كاظمي، حسن‌سرايي، سالاري، دم‌سياه، غريب، وووو، طارم و عنبربو عطر و طعم بسيار عالي دارند و به ويژه رقم برنج عنبربو داراي عطر شديدتري مي‌باشد. ازاين گذشته همه‌ي ارقام اصلاح شده كه غالباً از دورگ گيري ارقام محلي ايراني با ارقام پرمحصول غير عطري خارجي  حاصل گرديده‌اند فاقد عطر مي‌باشند.  بنابر اين واضح است كه ژن كنترل كننده‌ي صفت عطري با روش‌هاي رايج دورگ گيري پوشانيده مي شود و امكان بروز نمي يابد.

نويسنده اين مقاله درمزرعه خود يا در كمك به كشاورزان ديگري كه مشغول برداشت بوده اند، تفاوت اين دو نوع برنج عطري وغيرعطري را در تمام مراحل از قبيل بريدن ساقه، جمع‌آوري و خرمنكوبي و تبديل احساس كرده است. پس برنج‌هاي معطر درتمام مراحل برداشت و نگه‌داري در انبار عطر خاصي را آ زاد مي‌كنند كه با برنج‌هاي غيرمعطر مانند ارقام اصلاح شده ايراني تفاوت دارد. برنج‌هاي سفيد معطر را در صورتي كه باران خورده نباشد و در انبار خوب نگه‌داري شده باشد، از طريق بوييدن نيز مي‌توان تشخيص داد. اگر در يك دست برنج معطر ايراني و در دست ديگر رقم اصلاح شده بدون عطر را داشته باشيد  و با نزديك كردن جداگانه‌ي هر يك از دست‌ها به بيني و با استشمام  به سهولت تفاوتي راحس خواهيد كرد. اين روش از دقت عمل خاصي  برخوردار نيست وبه مقدار زياد نمونه نياز دارد. اما يك روش ساده‌تر با دقت بيشتر از آن نيز توسط محققان به نژادي مورد  استفاده قرار مي‌گيرد كه عبارت است از: افزودن محلول  7/1 درصد پتاس به دوگرم برنج قهوه‌اي وجوشانيدن آن به مدت 10 دقيقه و سپس بوييدن بخاري كه از دهانه لوله خارج مي‌شود و مقايسه با شاهدهاي عطري و غيرعطري. از دم‌سياه و عنبربو كه ارقام عطريند و خزر و سپيدرود كه فاقد عطرند مي‌توان به عنوان شاهد استفاده كرد. مدت زمان جوشانيدن از 10 تا 20 دقيقه متغير است. بعضي از آزمايشگاهها پيش از تخمين عطر برنج، اين مخلوط را به مدت 5 دقيقه در 40 تا 50 درجه سانتي‌گراد گرم مي‌كنند و سپس مدت 10 دقيقه مي‌جوشانند. ارقام مختلف برنج از نظر عطر به صورت فاقد عطر، ضعيف، معمولي و قوي طبقه‌بندي مي‌شوند.

            تاكنون كوشش‌هاي زيادي در بارة شناخت ماهيت شيميايي عطر انجام يافته است و تركيباتي كه در آن به طور مثبت يا منفي دخالت دارند مورد ارزيابي قرار گرفته است. مواد قابل تبخير برنج شامل هيدروكربن‌ها، الكل‌ها، آلدئيدها، ستن‌ها، اسيدهاي آلي، استرها، فنل‌ها، پيريدين‌ها و پيرازين‌ها هستند كه 2-استيل -1- پرولين به عنوان تركيب  اصلي تعيين كننده عطر برنج شناخته شده است. در واقع تعداد زيادي از تركيبات شيميايي باعث بروز عطر برنج مي‌شوند. با جمع‌آوري بخارات برنج و جدا كردن و شناسايي  تركيبات آن به روش طيف سنجي جرمي ـ كروماتوگرافي گازي (GC–MS) بيش از 114 تركيب معرفي شده است. بنابراين عطر برنج از تعداد زيادي تركيبات قابل تبخيري‌تشكيل شده است كه مخلوط پيچيده‌اي را براي صفت عطري به جودآورده‌اند. حال، به دليل اين كه 2- استيل 1- پيرولين عطر خاصي را آزاد مي‌كند كه مشابه عطر برنج پخته در ارقام برنج معطر است و حتي با افزودن برگ گياه پاندن (پاندانوس اماريلي فوليوس روكسب) به برنج‌هاي غيرمعطر مي‌توان كيفيت عطر آن‌ها را بهبود بخشيد. باتري و همكاران (1983) برگ گياه پاندن و رقم برنج باسماتي را تجزيه كردند و دريافتند كه تركيبات تبخيري اصلي ايجاد كننده عطر در آنها 2- استيل-1- پيرولين است. آن‌ها نشان دادند كه رابطه‌اي بين گياه پاندن و برنج‌هاي معطر و غيرمعطر وجود دارد. غلظت اين تركيب در برگ پاندن 10 برابر برنج معطر و 100 برابر برنج غيرمعطر و در برنج معطر 15-10 برابر برنج غيرمعطر است. مقدار 2- استيل-1- پيرولين در برنج معطر 14/0 و در برنج غيرمعطر 009/0 و در برگ گياه پاندن يك ميكروگرم برگرم برگ است. اگرچه اين تركيب ناپايدار است اما محلول آبي آن نسبتاً پايدار مي باشد. مواد تبخيري سبوس برنج (لايه‌ي نازكي كه سطح درون دانه را مي‌پوشاند) محتوي فنل، گوياكول، ارتو ـ كرزول، پارا ـ كرزول، 3-5- اگزيلول، 4- ونيل فنل است كه 4- ونيل فنل يك تركيب اسيدي بوده و بوي نامطبوعي را در برنج‌هاي غيرمعطر ايجاد مي‌كند. بوي ناخوشايند سبوس برنج مربوط است به دو تركيب اصلي 2- استيل تيازول و بنزوتيازول. 2- استيل-1- پيرولين در لايه‌هاي سطحي دانه‌ي برنج بيشتر از مركز آن حضور دارد و با افزايش درجه‌ي تبديل برنج قهوه‌اي به سفيد، مقدار آن بشدت كاهش مي‌يابد، بنابراين لايه‌هاي سطحي دانه برنج در تشكيل عطر آن نقش مهمي برعهده دارد. تركيباتي كه در عطر دخالت دارند ممكن است از يك رقم به رقم ديگر متفاوت باشد. براي مثال رقم كوشي هيكاري كه به زير گونه‌ي ژاپني تعلق دارد. داراي 4- ونيل فنل، 1- هگزانول و 1- هگزانال بيشتري نسبت به رقم كااوريمايي است. از اين گذشته تركيب
آلفا ـ پيروليدين در رقم كااوريمايي تشخيص داده شده كه كوشي هيكاري فاقد آن است. تركيبات گوگردي قابل تبخيري كه از برنج پخته آزاد مي‌گردند شامل سولفيد هيدروژن، متيل مركاپتان، دي‌متيل سولفيد،
n-بوتيل مركاپتان (بوتيل 1-تيول)، دي متيل سولفيد و دي‌اكسيدگوگرد مي‌باشند. اين تركيبات گوگردي به اضافه‌ي آمونياك طعم و بوي نامطبوعي را سبب مي‌شوند كه در درجه حرارت پخت تبخير شده و اثر ناخوشايندشان از بين مي‌رود، اما 2- استيل-1- پيرولين كه در محيط آبي تا اندازه‌‌اي پايداراست، باقي مي‌ماند و عطر و طعم مطبوعي را در برنج پخته ظاهر مي‌سازد. به همين دليل عطر و طعم برنج را مي‌توان مربوط به مقدار اين تركيب داشت. در سال 1998 هافمن و شيبرل روشي براي ساخت مصنوعي 2- استيل-1- پيرولين و 2- استيل تتراهيدرو پيريدين ارائه دادند. اين واكنش چهار مرحله‌اي با آلفا ـ آمينواسيدهاي حلقوي پيوند يافته با نيتروژن، ال‌- پرولين و اسيد پيپكولينيك شروع مي شود و ابتدا مشتقات 2- استيل پيوند يافته با نيتروژن حاصل مي‌گردد. كه با خارج شدن گروه‌هاي پيوند دهنده و سپس اكسيداسيون آنها تركيبات 2- استيل 1- پيرولين و 2- استيل تتراهيدرو پيريدين توليد مي‌شود (دارل جي و بر،2000). تفاوت بين برنج‌هاي عطري و غيرعطري به دليل حضور يا عدم وجود 2- استيل 1- پيرولين نيست، بلكه اولاً به دليل مقدار يا غلظت اين تركيب و  ثانياً انواع تركيبات مداخله كننده ديگر كه با غلظت‌هاي متفاوت در بخارات برنج در حال پخت حضور دارند بستگي دارد و ثالثاً در حين حرارت دادن و پختن محتويات پروتئين و نشاسته در آزاد شدن تركيب عطري 2- استيل 1- پيرولين تأثير مي‌گذارد. از اين گذشته به نظر مي‌رسد  كه عدم حضور آيزوزايم استراز معيّني، نشانويژگي‌ عطر برنج را مي تواند بهبود بخشد (ردي، 1987).

            عطر برنج  تحت تأثير عوامل محيطي و زاد شناختي قرار دارد. شدّت عطر برنج در مناطقي كه در زمان رسيدن دانه با درجه حرارت پايين مواجه است، بيشتر بهبود مي‌يابد. در مطالعات مربوط به وراثت صفت عطر نيز نتايج پيچيده‌اي به دست مي‌آيد كه دليل اين تفاوت نتيجه‌گيري‌ها، نااستوار بودن روش‌هاي تخمين عطر در نسل‌هاي در حال تفكيك نتاج دورگ‌هاست. عموماً نشانويژگي‌ عطر درتلاقي برنج معطر × غيرمعطر مغلوب است و گياه F1 براي عطر ناجور تخم خواهد بود، زيرا درون دانه محصول باروري جنسي است كه يك نسل جلوتر از گياه مولّد خود مي‌باشد. بنابراين دانه‌هاي توليد شده در خوشه‌هاي F1 براي عطر تفرقه دارند و تنها گياه مغلوب جور تخم عطري است. تشخيص اين كه در گياهان در حال تفرقه چه دانه‌هايي براي عطر جور تخمند به دليل اين كه تعيين عطر تك دانه‌ها با روش‌هاي رايج معمول قابل اطمينان نيست، امكان پذير نمي‌باشد.

            احتمالاً به دليل دخالت اثر محيط در بروز عطر و فقدان يك روش كمي براي متمايز ساختن سطوح مختلف عطر موجب شده است تا تفاوت‌هاي زيادي در گزارش‌هاي مربوط به زادشناسي عطر وجود داشته باشد (سينق، 2000). كوش و دلا (1988) گزارش دادند كه عطر يك صفت كمي است و در تلاقي برنج معطر × برنج غيرمعطر به صورت تفكيك يافته‌هاي با سطوح گوناگون مشاهده مي‌شود. همچنين وجود يك ژن اصلي براي عطر با چندين تغيير دهنده آن را پيشنهاد كردند.

سپاسگزاري :

            ازرياست محترم مؤسسه‌ي تحقيقات برنج كشور جناب آقاي دكتر علي نيا به خاطرحمايت علمي و همكاران مركز كامپيوتر مؤسسه‌ي تحقيقات برنج كشور به ويژه از خانم ها سيده هما هاشمي وعلي نژاد جهت تايپ كامپيوتري و جناب آقاي بهزاد عابديني بپاس  ويرايش و رسم شكل سپاسگزاري مي‌نمايم.

 

منابــع :

R.K. Singh; U.S. Singhg; G.S. Khush (2000) Aromatic Rices, published by science publisher. Inc, Enfield, NH, USA. Printed in India.

 Juliano, B.O. (1985). Rice : chemistry and Technology. International Rice Research Institute, Philipines.

Takane Matsuo, Yuzo futsuhara, Fumio Kikuchi (1997) science of the Rice plant volume three, Food and Agriculture policy Research center-Tokyo.

 

 


 



 

 

 

معلم بازنشته آموزش و پرورش مبلغ 300000 تومان پول در پس انداز خودش نداشت

معلم بازنشته آموزش و پرورش مبلغ 300000 تومان پول در پس انداز خودش نداشت

برای خرید آجر و سیمان از یکی از معلمان بازنشسته تقاضای 300000 تومان قرضیه کردم. او پس از 2 روز برایم فراهم کرد. از این که توانسته پول را برایم فراهم کند خیلی مسرور بود. من بعدا فهمیدم که پول را یک نفر دیگر که به مردم پول سودی ببخشید، پول کارمزدی قرض الحسنه می دهد، گرفته است. به این معلم گفتم مرد حسابی من تصمیم دارم برای این خانه پول حلال خرج کنم، تو چرا نزول کردی؟ غم تو مرا کشت. واقعا تو با 6 سر عایله و چهار پسر جوان دانشجو 300000 تومان پول در حساب بانکی خودت نداری؟  

درستکار بودن افراد با مهارت فنّی آن ها رابطه دارد.

درستکار بودن افراد با مهارت فنّی آن ها رابطه دارد.

هدف اصلی این وبلاگ مطالعات علمی در کشاورزی بود که به طور موقت به علت فعالیت در تهیه مسکن و خانه سازی نویسنده و مشکلات مربوط به آن تعطیل شده است. انشا اله یکی دوسال دیگر یا زود تر، سر فرصت مقالاتی را انتشار خواهم داد. فعالیت ساختمان سازی این جانب مرا واداشته است به چیز هایی فکر کنم  که تاکنون به آن ها راه نداشتم. حق با کسانی است که ساختن خانه را توصیه نمی کنند. بلکه خریدن آن را پیشنهاد می نمایند. در خریدن خانه شما پول می دهید و خانه را تحویل می گیرید. اما وقتی که مثل من نمی توانید پول را یک مرتبه جمع جور کنید و باید کم کم قرض کنید، مجبورید خانه را بسازید. با خریدن خانه شما هیچی یاد نمی گیرید. اما با ساختن آن شما خیلی چیزها یاد می گیرید. با مصالح و مصالح فروش، مهندس ناظر، پیمانکار، شهر داری، دارایی، اداره ثبت، اداره آب، اداره برق، دفتر خانه، بانک مسکن، بانک های دیگر، موسسات اعتبار مورد تأیید بانک مرکزی با سود زیاد، بنا ، گچ کار، سنگ چین، سنگ کار، درب و پنجره ساز، لوله کش، برق کار،آهن گر، اگر در اداره کار می کنید با صندوق قرض الحسنه و امور مالی و همکاران کار خواهید داشت. همه این ها را بایستی بشناسید و خیلی خوب بشناسید، وگرنه خیلی ضرر خواهید کرد. اگر در هر مقطع زمانی شما تصمیم درستی اتخاذ نمایید، استفاده آن در مرحله بعدی انعکاس می یابد. این با آن مسأله تفاوت دارد که وقتی دولت تصمیم گرفت سود بانکی را کاهش دهد، یک مرتبه قیمت طلا بالا رفت. کاهش سود بانکی بایستی ارزش پول را بالا ببرد و باعث کاهش قیمت طلا شود نه افزایش آن. هنگامی که شما برای به وجود آوردن گیاهان جدید از طزیق انتقال ژن و کشت بساک، کشت پیش دش، کشت جنین و دست ورزی های زادشناختی اقدام می کنید، اگر چه به یک کارگر ماهری تبدیل خواهید شد اما کار خیلی مهمی انجام نداده اید. زیرا کپی برداری کارمهمی نیست. روش هایی وجود دارد که شما آن ها را از شبکه جهانی اینترنت می توانید دریافت کرده و به کار ببرید. با استفاده از روش هایی که در این وبلاگ وجود دارد، شما به راحتی می توانید بساک گیاهی مانند برنج  دم سیاه یا حسنی را کشت داده و ازآن گیاهی به دست بیاورید که کاملا با دمسیاه فرق دارد. از این که توانسته اید در دم سیاه تغییر زادشناختی ایجاد کنید به وجد خواهید آمد و کسانی که از ساده بودن این کار اطلاع ندارند، شما را تحسین خواهند کرد. شما به یک کارگر ماهری تبدیل شده اید و این روند در اخلاق اجتماعی شما اثر خواهد گذاشت. همیشه برای من این سوأل وجود داشت که چرا کارگران فنی ماهر از نظر اجتماعی بیش تر اهمیت دارند؟ کار خانه سازی من در این چند ماهه به این سوأل پاسخ داد. مبلغ پس انداز من بسیار اندک بود و شامل 1195000 تومان پس انداز بانک مسکن، 280000 تومان طلای همسرم، 7000000 تومان پس انداز پسرم و حدود 250000 تومان پس انداز خودم در بانک ها و یک دستگاه موبایل بود. هیچ پیمانکاری و هیچ مهندس ناظری با این مبلغ موجودی کار ساخت را شروع نمی کند. در زمستان سال گذشته در سرمای شدید دزدان بیچاره که سه نفر بودند با ارّ یا قیچی تعداد 41 شاخه میلگرد شماره 16 مرا پس از بریدن به قطعات 120 سانتی متری  با استفاده از صندوق عقب یک دستگاه پیکان سفید رنگ بردند. تنها شاهد دزدی چوپان منطقه بود که نتوانسته بود شماره پیکان را ثبت کند. کسانی که در شب های سرد زمستانی برای غافل گیر کردن دزد با من همکاری کردند از فاملینی بودند که بضاعت مالی خوبی ندارند و فاملین پولدار اصلا و ابدا به من نزدیک نشدند.           

اطلاعاتی در باره برنج- فردوس عادلی مسبب

نویسنده:فردوس عادلی مسبب

اطلاعاتی در باره برنج

 

همان طور که می دانید، برنج از آسمان نازل نشده و از داخل پلوپز نیز خلق نگردیده است. این گیاه زراعی در شالیزار کشت، برداشت و پس از فرآوری توزیع و مصرف می گردد. از لحاظ نگرشی برنج یک گیاه ساده و معمولی می باشد، اما در عمل بسیار پیچیده و از نظر زادشناختی با موانع مطالعاتی بسیاری روبرو است. این مقالات اطلاعات زیادی به شما خوهند داد. بعضی از آن ها ممکن است، خیلی فنّی، مشکل و نوآور بوده و نیاز به مطالعه بیشتری داشته باشند. من این مقالات را از دوستان و منابع متعددی جمع آوری کرده ام. امید وارم، برای درک بهتر جهان برنج سود مند واقع گردد. اگر پیشنهادی یا سوألی دارید، به آدرس kwn@therice.org برایم به فرستید.

 

خلاصه تبدیل برنج

محصولی که از گیاه برنج به شکل دانه برداشت می گردد، شلتوک نامیده می شود. شلتوک شامل: پوسته بیرونی (لما و پالئا)، پوشش درونی، رؤیان و درون دانه یااندوسپرم نشاسته ای است. این بخش نشاسته ای آن چیزی است که باعث می شود، آن را به عنوان برنج مصرف کنیم. برای به دست آوردن برنج سفید از شلتوک لازم به اجرای مراحل چندی است: پوست کنی، جدا کردن و دور ریختن آن، جداکردن دانه های شلتوک عمل نشده، سفید کردن و درجه بندی برنج از نظر سالم و خرد شده. به همه این مراحل، فرآیند تبدیل گویند. ای مراحل مفصّل هستند. در حالت های معمولی، ممکن است مراحل پاک کردن و هوادهی وجود داشته باشد. این ها ضروریند ولی در این جا تشریح نمی گردند.

 

پوست کنی

    پوسته لایه ای سلولزی حفاظت کننده دانه برنج است. هر دانه شلتوک متشکل از دو نیم پوسته ای است که از لبه های کناری به هم گره خورده اند. به طوری که این دونیم پوسته به سهولت از یکدیگر باز شده و از دانه جدا می گردد. این است، مفهوم عمل تبدیل. دستگاه پوست کن از حرکت دو سطح سنگی یا لاستیکی با سرعت متفاوت یا در جهت مختلف ساخته شده است. این دو سطح به فاصله کمی در حدود قطر دانه شلتوک و معمولا 3-2 میلی متر از یکدیگر قرار دارند. همان طور که سطوح حرکت می کنند، شلتوک وارد فضای بین آنها می شود و دو نیمه پوسته بیرونی از هم باز شده و از آن برداشته می شود. همه ی دانه های شلتوک یکسان نیستند، بعضی از آن ها بدون تغییر باقی می مانند. پس از این مرحله برنج قهوه ایِ،پوسته و شلتوک کامل حاصل می گردد.

جدا کردن پوسته

پس از پوسته کنی،مخلوطی از برنج قهوه ای، پوسته و شلتوک از مرحله جداکنندگی پوسته عبور داده می شوند، که در حال خارج کردن پوسته به دلیل سبک تر بودن آن از دانه های سنگین تر است. این کار توسط الک یا جریان هوا می تواند انجام شود. هنگام عبور از سوراخ های بزرگ الک،برنج قهوه ای و شلتوک که سنگین تر است، از پوسته سبک جدا شده و به پایین سقوط می کند. جداسازی با جریان هوا نیز قابل اجراست. مخلوط برنج قهوه ای، پوسته و شلتوک از مسیر جریان باد عیورداده می شود. باد پوسته را که سبک تر است از بقیه جدا می کند. پس از اجرای این مرحله، پوسته از برنج قهوه ای و شلتوک جدا می گردد. پوسته برای استفاده گرمایی یا پاشیدن در سطح مزارع یا سوزانده می شود.

جدا کردن شلتوک

مخلوط برنج قهوه ای و شلتوک در جدا کننده شلتوک تغذیه می شود. عموما بر حسب اختلاف جرم مخصوص شلتوک و برنج قهوه ای عمل می کند. برنج قهوه ای اندکی سنگین تر از شلتوک است. معمولا مخلوط برنج قهوه ای و شلتوک بر روی صفحه فلزی شیب دار لرزانی به آهستگی عبور داده می شود. در این سطح فلزی با زاویه شیب صحیح، شلتوک که سبک تر است از برنج قهوه ای جدا می گردد. این طرح صفحه فلزی یک فن مهمی به شنار می رود. شلتوک جدا شده به منظور پوست کنی به دستگاه پوست کن برگشت داده می شود.

دستگاه سفید کنی

برنج قهوه ای از لایه ای پوشانیده شده است که در اطراف دانه متراکم گردیده است. به این لایه پوسته درونی نیز می گویند. دستگاه سفیدکن از تکنیک مالشی برای جدا کردن این لایه از سطح دانه بهره می گیرد. این عمل مالشی ممکن است به وسیله یک سطح سنگی یا لبه های تیز فلزی درخراشیدن مورد استفاده قرار گیرد. عمل خراشیدن پوسته درونی به وسیله جریان باد از دانه جدا می گردد و برنج سفید باقی می ماند. همان طور که فرایند سفید کنی خیلی پیچیده است، ممکن است بخشی از دانه ها شکسته شوند و بنا بر این معمولا تبدیل برنج قهوه ای به سفید از چندین مرحله سفید کنندگی تشکیل شده است. هر مرحله قسمتی از این لایه پوششی را از سطح دانه برنج بر می دارد و در نتیجه شکستن دانه ها کاهش می یابد. بعضی از دستگاه های سفیدکن ممکن است از پنج مرحله تشکیل شده باشند، ولی معمولا سه مرحله ای هستند. سبوس جدا شده در اتاقکی جمع آوری می گردد و برای تغذیه یا صنایع روغن کشی مورد استفاده قرار می گیرد. همیشه برنج سفید
ادامه خواهد داشت

آیا اول مرغ به وجود آمد یا تخم مرغ؟

با درود و عرض احترام به همه خوانندگان این وبلاگ.

به دلیل اشتغال به کار ساخت مسکن فرصت تایپ مقالات علمی خود را کم کرده ام. احتمالا تا سال آینده خانه سازی من ادامه دارد. هروقت فرصت شد، مقالات بیش تری را در وبلاگ قرار می دهم. مقالات دوستان را حتما انتشار خواهم داد. در میان این گرفتاری های تهیه مصالح ساخمانی، آجر، سیمان، گچ، بنا، پیمانکار و غیره... سوآل فوق مرتبا توسط یکی از کارشناسان کشاورزی از من پرسیده می شود. هر روز یک جواب برای او تهیه می کنم. اما چون کم آورده ام، پاسخ را از خوانندگان در خواست می کنم. تاکنون جواب های من عبارت بودند از:

1- اول مرغ به وجود آمد، زیرا طبق قوانین تکامل اول بایستی خود موجود زنده به وجود بیاید و سپس نظیر خود را به وجود بیاورد و ازدیاد حاصل کند.

2- اول تخم مرغ به جود آمد، زیرا مطابق علم زیست فن شناسی از یک سلول می توان موجود زنده کاملی را به وجود آورد.

ازدوستان بسیار عزیز اینترنت خواهش می کنم جواب قانع کننده ای برای این سوآل بیابند. البته دوست عزیز کارشناس کشاورزی ما حاضرنیست نظر خود را بگوید. خوب هرکس اخلاقی دارد. دوست کارشناس کشاورزی دیگری می گوید که حاضر نیست اطلاعات علمی خود را در اختیار دیگران قرار دهد. در پاسخ به این دوست عزیز باید بگویم: این قدر سخت گیر نباش و بدان هرچه اطلاعات خود را بیش تر در اختیار دیگران قرار دهی محویات مغزی خود را بیش تر تخلیه کرده ای و برای اطلاعات جدید بیش تر جا باز کرده ای و به این ترتیب فضای فعالیت خود را گسترده تر کرده ای.    

تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت قارچ Magnaporthe grisea در استان گيلان-قسمت دوم

نویسنده: صدیقه موسی نژاد

نتايج

1- جداسازي جهش‌يافتگان nit

توانايي جدايه‌هاي   M. grisea براي توليد قطاعهاي سريع‌الرشد مقاوم به كلرات روي محيط MMC و سرعت رشد قطاعها از اطراف حلقه‌هاي ميسليومي بسيار متفاوت بود.  تعدادي از جدايه‌ها در
 حدود دو هفته بعد از كشت روي محيط MMC توليد قطاعهاي مقاوم به كلرات كردند كه به راحتي قابل جدا‌سازي بودند، در حالي كه توليد چنين قطاعهايي براي تعدادي ديگر از جدايه‌ها به زماني طولاني‌تر (حدود پنج تا شش هفته) نياز داشت. حتي نحوه رشد قطاعهاي مقاوم به كلرات و پراكندگي آنها در اطراف حلقه‌هاي ميسليومي براي تمام جدايه‌ها مشابه نبود.  در بعضي جدايه‌ها قطاعها كاملاً مجزا بودند در حالي كه در جدايه‌هاي ديگر يك قطاع سريع‌الرشد به صورت هاله‌اي با رشد يكنواخت اطراف حلقه ميسليومي را فرا مي‌گرفت.  در بعضي جدايه‌ها نيز قطاعها به سختي قابل شناسايي و تفكيك بودند.  در مواقعي كه  آزمايش تكرار گرديد، نحوه رشد قطاعها تفاوت چنداني پيدا نكرد.  ميسليوم‌هاي  مربوط به تيپ وحشي هر جدايه به صورت يك هاله بسيار كندرشد در  اطراف حلقه‌هاي ميسليومي منتقل شده روي محيط MMC ديده مي‌شدند.

قطاعهاي‌ سريع‌الرشد به محيط MM منتقل شدند.  تقريباً در تمامي موارد قطاعهاي منتقل‌شده روي محيط MM جهش‌يافتگان فاقد قدرت استفاده از منبع نيترات بودند كه در مقايسه با تيپ وحشي داراي كلني گسترده، غير متراكم و فاقد ميسليوم هوايي يا با ميسليوم هوايي كم بودند.  تيپ وحشي هر جدايه روي محيط MM داراي كلني معمولي با ميسليوم هوايي و رشد متراكم بود.  جهش‌يافتگان nit هر جدايه و تيپ وحشي آن روي محيط PDA كلني‌هاي تقريباً مشابهي را توليد كردند كه تنها اندكي از لحاظ سرعت رشد و قطر كلني با يكديگر تفاوت داشتند. 

 

2- تلاقي جهش‌يافتگان nit هر جدايه با يكديگر

به كمك تلاقي جهش‌يافتگان nit، براي هر جدايه دو يا بيشتر جهش‌يافته مكمل شناسايي و تحت عنوان  nitXروي كاغذ صافي در فريزر نگهداري گرديدند.  براي تعدادي از جدايه‌ها نيز هيچكدام از جهش‌يافتگان nit جداسازي شده قادر به تكميل ژنتيكي يكديگر نبودند و تشكيل هتروكاريون بين آنها قابل مشاهده نبود، لذا فقط يكي از جهش‌يافتگان nit نگهداري گرديد.

 

3- ارزيابي خصوصيات فنوتيپي جهش‌يافتگان nit

اكثر جهش‌يافتگان nit جدا‌سازي شده از جدايه‌هاي مورد مطالعه و تمامي جهش‌يافتگان nit جدايه‌هاي مرجع از نوع nitM بوده كه حداقل در يكي از ژنها از مجموعه ژنهاي مسؤول ساخت كوفاكتور داراي موليبدن دچار جهش شده‌ بودند.  اين چنين جهش‌يافتگاني روي محيط‌‌هاي حاوي نيترات و هيپوزانتين بر خلاف تيپ وحشي خود داراي كلني گسترده، غير متراكم و فاقد ميسليوم هوايي بودند، اما روي محيط‌هاي حاوي نيتريت، تارتارات آمونيوم و اسيد اوريك رشدي مشابه تيپ وحشي از خود نشان دادند.  تعداد كمي از جهش‌يافتگان نيز از نوع nit1 بودند كه روي تمامي محيط‌هاي غذايي مورد استفاده به‌ جز محيط حاوي نيترات داراي رشدي مشابه تيپ وحشي بودند. هيچ جهش‌يافته‌اي از نوع nit3 در اين مطالعه مشاهده نشد.

 

4- تعيين گروههاي سازگاري رويشي

                نتايج حاصل از تلاقي جهش‌يافتگان nit جدايه‌هاي مورد مطالعه با جهش‌يافتگان nit جدايه‌هاي مرجع نشان داد كه جمعيت M. grisea در استان گيلان [جدايه‌هاي متعلق به نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از نقاط مختلف استان گيلان (53 جدايه) و جدايه‌هاي متعلق به نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج] در همان سه گروه سازگاري رويشي جدايه‌هاي مرجع (VCG1 ، VCG2  و VCG3) قرار مي‌گيرند.  فراواني هر يك از گروههاي سازگاري رويشي در اين دو گروه از جدايه‌هاي M. grisea  در جدول 2 ذكر شده است.  بيشترين فراواني در هر جمعيت متعلق به گروه VCG2 مي‌باشد طوري كه 76/55%  از جدايه‌هاي نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و93/60% از جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج به اين گروه سازگاري رويشي تعلق داشتند.  بعد از آن، گروه VCG1 در مقام دوم قرار دارد طوري كه 30/42% از جدايه‌هاي نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و37/34% از جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج در اين گروه قرار گرفتند.  تعداد بسيار اندكي از جدايه‌ها يعني 92/1% از جدايه‌هاي نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و68/4% جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج در گروه سازگاري رويشي VCG3 قرار گرفتند.

                جدايه‌هاي بدست آمده از نقاط مختلف استان گيلان از ده رقم مختلف جداسازي شدند (جدول 3).  البته لازم به ذكر است كه اين جدايه‌ها به طور عمده از ارقام بينام، طارم‌مولايي، هاشمي و خزر بدست آمده‌ بودند و تعداد اندكي از جدايه‌ها از شش رقم حسني، حسن‌سرايي، علي‌كاظمي، دم‌سياه، دم‌سرخ و دم‌زرد جداسازي شده و بقيه جدايه‌ها نيز از ارقام نامشخصي جداسازي شده‌ بودند.  جدول‌هاي 3 و 4 به ترتيب فراواني هر يك از گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت‌ M. grisea از مزارع سطح استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج را به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است نشان مي‌دهند.  با نگاهي دقيق به جدول‌هاي 3 و4 درمي‌يابيم كه ارقام خوش‌كيفيت و محلي استان  شامل بينام، طارم‌مولايي و هاشمي توسط اعضايي از هر دو گروه VCG1 و VCG2 مورد حمله قرار مي‌گيرند.  اكثر جدايه‌هايي كه از ارقام خزر و حسني  جداسازي شده‌ بودند متعلق به گروه VCG2 بودند.  در مورد ارقام حسن‌سرايي، علي‌كاظمي، دم‌سياه،  دم‌سرخ و دم‌زرد و همچنين در مورد گروه VCG3 به دليل كم بودن تعداد جدايه‌ها نمي‌توان با اطمينان سخن گفت.  تفاوت بين فراواني سه گروه VCG1، VCG2 و VCG3  روي پنج رقم از شش رقم نمونه‌برداري شده در مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج در شكل 2 به تصوير كشيده شده است.

جدول 5  فراواني هر يك از گروههاي سازگاري رويشي را در جمعيت M. grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخش محل جمع‌آوري نمونه‌هاي آلوده به بلاست كه جدايه‌ها از آنها جدا‌سازي شده‌اند، نشان مي‌دهد.  گروه‌ VCG2 در اكثر شهر‌ها يا بخش‌ها از فراواني بيشتري نسبت به گروه VCG1 بر‌خوردار بود كه اين مسئله با توجه به فراواني بالاي اين گروه در جمعيت M. grisea در كل استان، كاملا طبيعي است.  اما چند نكته‌اي كه در اين جدول بايد به آن توجه كرد اين است كه جدايه‌هاي
 
M. grisea كه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از رشت يا بخش نزديك و تابعه رشت يعني كوچصفهان جدا‌سازي شده‌ بودند اكثراً متعلق به گروه VCG1 بودند. همچنين جدايه‌هايي كه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از بخش لشت‌نشاء يا شهرستان‌هاي صومعه‌سرا و فومن جدا‌سازي شده‌ بودند اكثراً از گروه VCG2 بودند. در مورد بقيه شهر‌ها يا بخش‌ها تفاوتها به دليل كم بودن تعداد جدايه‌ها واضح نبودند يا اينكه تفاوت زيادي در فراواني هر يك از گروههاي سازگاري رويشي در آن مناطق وجود نداشت. 

 

جدول 2- فراواني گروههاي سازگاري رويشي Magnaporthe grisea  در مناطق مختلف استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج.

گروه  سازگاري رويشي VCG3

گروه  سازگاري رويشي VCG2

گروه  سازگاري رويشي VCG1

 

تعداد جدايه1

 

محل جمع‌آوري

 

رديف

(92/1%)1

(76/55%)29

(30/42%)22

52

نقاط مختلف استان گيلان

 1

(68/4%)3

(93/60%)39

(37/34%)22

64

مزرعه آزمايشي

2

(44/3%)4

(62/58%)68

(93/37%)44

116

مجموع جدايه‌ها

3

1 تعداد 53 جدايه از مجموع جدايه‌هاي جمع‌آوري شده از نقاط مختلف استان گيلان در اين مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند، اما براي يك جدايه هيچ جهش‌يافته‌اي جداسازي نشد لذا در جدول فوق تعداد جدايه‌ها 52 ذكر شده است.

 

جدول 3- فراواني هر يك از سه گروه سازگاري رويشي در جمعيت Magnaporthe grisea از مزارع سطح استان گيلان به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

گروه  سازگاري رويشي VCG3

گروه  سازگاري رويشي VCG2

گروه  سازگاري رويشي VCG1

 

تعداد جدايه

 

نوع رقم

 

رديف

-

9

6

15

بينام

1

-

1

-

1

طارم‌مولايي

2

-

6

7

13

هاشمي

3

-

2

-

2

خزر

4

-

1

-

1

حسني

5

-

1

1

2

حسن‌سرايي

6

1

-

1

2

علي‌كاظمي

7

-

2

1

3

دم‌سياه

8

-

-

2

2

دم‌سرخ

9

-

2

1

3

دم‌زرد

10

-

5

3

8

نامشخص

11

 

 

بحث

                در اين مطالعه به كمك محيط غذايي حاوي كلرات پتاسيم، جهش‌يافتگان مقاوم به كلرات كه فاقد قدرت استفاده از منبع نيترات بودند جداسازي شدند.  اين جهش‌يافتگان كه در آنها حداقل يكي از ژنهاي دخيل در متابوليسم نيترات دچار جهش‌ خود به خودي شده است در طبيعت وجود دارند.  در واقع محيط كلرات پتاسيم تنها براي جداسازي و تفكيك هسته‌هاي جهش‌يافته از هسته‌هاي تيپ وحشي در ميسليوم‌هاي يك جدايه استفاده مي‌گردد.  همان طوري كه ذكر گرديد، توانايي توليد قطاعهاي سريع‌الرشد مقاوم به كلرات روي محيط MMC، براي تمام جدايه‌ها يكسان نيست و نحوه رشد قطاعها و پراكندگي آنها در اطراف حلقه‌هاي ميسليومي منتقل شده روي محيط متفاوت است.  تنوع قطاعهاي توليد شده در اطراف حلقه‌هاي ميسليومي در بين جدايه‌ها احتمالاً به دليل تفاوتهاي موجود بين جهش‌هاي به وقوع پيوسته است.  اگر قطاعهاي توليد شده از جدايه‌‌اي از تنوع بيشتري برخوردار باشند، غالباً فنوتيپ جهش‌يافتگان توليد شده از آن جدايه‌ از جدايه‌اي كه قطاعي سريع‌الرشد به حالت هاله‌اي با رشد يكنواخت اطراف حلقه‌هاي ميسليومي را فرا گرفته است، از تنوع بيشتري برخوردار است.

 جدول 4- فراواني هر يك از سه گروه سازگاري رويشي در جمعيت Magnaporthe grisea از مزرعه آزمايشي  مؤسسه تحقيقات برنج به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

گروه  سازگاري رويشي VCG3

گروه  سازگاري رويشي VCG2

گروه  سازگاري رويشي VCG1

 

تعداد جدايه

 

نوع رقم

 

رديف

(%76/4)1

(%38/52)9

(%85/42)11

21

بينام

 1

(%66/6)1

(%00/60)9

(%33/33)5

15

طارم‌مولايي

2

-

(%00/60)6

(%00/40)4

10

هاشمي

3

(%69/7)1

(%92/76)10

(%38/15)2

13

خزر

4

-

(%00/100)4

-

4

حسني

5

-

1

-

1

حسن‌سرايي

6

 

VCG1

VCG2

VCG3

جدول 5 - فراواني هر يك از گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت Magnaporthe grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخشي كه نمونه‌برداري از آن انجام شده است.

گروه  سازگاري رويشي VCG3

گروه  سازگاري رويشي VCG2

گروه  سازگاري رويشي VCG1

 

تعداد جدايه

 

محل نمونه‌برداري

 

رديف

-

3

2

5

شفت

1

-

4

2

6

فومن

2

-

1

1

2

آستانه اشرفيه

3

-

1

1

2

ماسال

4

-

4

2

6

لشت‌نشاء

5

-

1

1

2

سياهكل

6

-

1

3

4

رشت

7

-

1

-

1

خشكبيجار

8

-

3

1

4

صومعه‌سرا

9

-

1

-

1

رستم‌آباد

10

-

1

-

1

سنگر

11

-

4

6

10

كوچصفهان

12

-

1

-

1

تالش

13

-

1

2

3

انزلي

14

-

1

-

1

رضوانشهر

15

-

1

-

1

لنگرود

16

-

-

1

1

آستارا

17

1

-

-

1

خمام

18

3

39

22

64

مزرعه آزمايشي

19

 

  البته اين امكان نيز وجود دارد كه چند قطاع توليد شده از اطراف يك حلقه ميسليومي  از يك فنوتيپ باشند.  هر چه تعداد قطاعهاي توليد شده از اطراف حلقه‌هاي ميسليومي بيشتر و تفكيك آنها راحتتر باشد، امكان جداسازي جهش‌يافتگان مكمل (از دو فنوتيپ مختلف) بيشتر است. 

                نتايج حاصل از تلاقي جهش‌يافتگان nit هر جدايه با يكديگر نشان داد كه بيش از نود درصد جهش‌يافتگان nit از گروه nitM  و بقيه جهش‌يافتگان نيز از نوع nit1 بودند.  هيچ جهش‌يافته‌اي از نوع nit3 در اين جهش‌يافتگان مشاهده نشد.  اين نتايج بر پايداري بالاي لوكوس ساختماني آنزيم احياءكننده نيترات  و لوكوس اختصاصي- تنظيمي مسير مصرف نيترات و جهش‌پذيري اندك آنها تأكيد مي‌كند، در حالي كه ژنهاي مسؤول ساخت كوفاكتور داراي موليبدن از جهش‌پذيري بالايي برخوردار هستند،  لذا اكثر جهش‌يافتگان از نوع nitM بوده‌اند.  همان طوري كه قبلاً نيز ذكر گرديد، ژنهاي دخيل در امر متابوليسم نيتروژن در M. grisea مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند و مطالعات اندكي در زمينه تعيين گروههاي سازگاري رويشي در اين قارچ صورت گرفته است (5، 8، 11).  لذا تعيين فنوتيپ و گروه‌بندي جهش‌يافتگان nit بدست آمده از جدايه‌هاي M. grisea تنها براساس مطالعات انجام گرفته در ساير قارچها مي‌باشد و گمان مي‌رود كه ژنهايي مشابه آنچه كه در جنس‌هاي Fusarium ، Neurospora و Aspergillus وجود دارند در M. grisea نيز وجود داشته  و در فرآيند متابوليسم نيتروژن نقش داشته باشند(4).

تلاقي جهش‌يافتگان nit جدايه‌هاي مورد مطالعه با جهش‌يافتگان جدايه‌هاي مرجع نشان داد كه سه گروه سازگاري رويشي در جمعيت M. grisea در استان گيلان  وجود دارد.  با توجه به نحوه انتخاب مرجعها در اين آزمايش افرادي كه در گروه سازگاري رويشي VCG1 قرار گرفتند احتمالاً اعضايي از دودمان‌هاي كلوني  A يا C هستند و اعضايي كه در گروه سازگاري رويشي VCG2 قرار گرفتند احتمالاً اعضايي از دودمان‌هاي كلوني F ، B يا E و اعضاي گروه سازگاري رويشي VCG3 اعضاي كلون D هستند.  اين نتايج بسيار مشابه نتايج بدست آمده توسط جوان‌نيكخواه (1380) مي‌باشد.  ايشان نتيجه گرفتند كه جمعيت M. grisea در استان گيلان به چهار گروه سازگاري رويشي (به نام‌هاي IR1 ، IR2 ، IR3 و IR4) تقسيم مي‌شود.  از 87 جدايه مطالعه شده توسط ايشان، 27 جدايه در گروه سازگاري رويشي IR1، 6 جدايه در گروه سازگاري رويشي IR2 ، 7 جدايه در گروه سازگاري رويشي IR3 و 38 جدايه در گروه سازگاري رويشي IR4 قرار گرفتند و 9 جدايه نيز در هيچكدام از اين چهار گروه سازگاري قرار نگرفتند.  نتيجه بدست‌آمده هماهنگي زيادي را با گروهبندي جدايه‌هاي قارچ بر اساس انگشت نگاري DNA جدايه‌ها به كمك تكنيك rep-PCR نشان داد.  در اين تحقيق گروه سازگاري رويشي VCG1  منطبق بر گروه سازگاري رويشي IR1 ، گروه سازگاري رويشي VCG2  منطبق بر گروه سازگاري رويشي IR4 و گروه سازگاري رويشي VCG3  منطبق بر گروه سازگاري IR2 مي‌باشد. گروه سازگاري رويشي IR3 در مطالعه انجام شده توسط جوان‌نيكخواه، شامل اعضايي كه از دودمان‌هاي كلوني  A ، E و F مي‌باشد كه در يك گروه سازگاري رويشي مجزا قرار گرفته‌اند. چنين گروهي در مطالعه حاضر شناسايي نشد.

بر اساس مطالعات مولكولي جوان‌نيكخواه(1380)، دودمانهاي كلوني  A ، B ، C ، D ، E و F به ترتيب 28 ، 7/1، 7/1، 2/3 ، 4/3  و 62 درصد از جدايه‌هاي M. grisea را در مناطق شمالي كشور به خود اختصاص دادند كه اين مطلب توسط گروههاي سازگاري تعيين شده نيز تا حد زيادي  قابل بيان مي‌باشد.  دودمان‌هاي كلوني از طريق انگشت‌نگاري DNA جدايه‌هاي قارچ به كمك تكنيك مولكولي rep-PCR با استفاده از آغازگرهاي توالي تكرار شونده Pot2 شناسايي شدند.  اين مطالعات حاكي از جمعيت پائين دودمان كلوني  D در نواحي شمالي كشور مي‌باشد كه اين مسئله توسط گروه سازگاري رويشي VCG3 به تأييد رسيده است.  ممكن است كه گروه سازگاري رويشي VCG3 به تازگي در مناطق شمالي كشور ظهور يافته باشد يا گروهي قديمي است كه به دلايلي نظير ترجيح ميزباني يا توانايي رقابت محدود با دو گروه سازگاري رويشي VCG1 و  VCG2براي آلودگي ارقام موجود در منطقه، فرصت تكثير و گسترش را پيدا نكرده است.

ارقام بومي و مرغوب استان گيلان شامل بينام، طارم‌مولايي و هاشمي توسط اعضايي از هر دو گروه سازگاري رويشي VCG1 و VCG2 مورد حمله قرار مي‌گيرند.  براساس مطالعات مولكولي  جوان‌نيكخواه (1380) مشخص شد كه ارقامي نظير بينام، طارم‌مولايي و هاشمي توسط جدايه‌هايي از چند دودمان كلوني از مجموع دودمان‌هاي كلوني ششگانه خصوصاً دودمان‌هاي  A و F مورد حمله قرار مي‌گيرند، لذا اعضايي از هر دو گروه سازگاري رويشي VCG1 و VCG2 از روي اين ارقام جداسازي شده‌اند.  به نظر مي‌رسد جدايه‌هايي از تمامي دودمان‌ها خصوصاً دودمان‌هاي  A و F غالباً داراي ژنها يا آلل‌هاي بيماريزايي روي اين ارقام مي‌باشند.  با توجه به اينكه ارقامي نظير بينام و طارم‌مولايي از قديمي‌ترين ارقام منطقه بوده و رقم هاشمي نيز حاصل تغييرات و اصلاحات انجام شده روي اين ارقام مي‌باشد، اين مسئله خيلي دور از انتظار نيست.  اكثر جدايه‌هايي كه از ارقام خزر و حسني جداسازي شده‌ بودند متعلق به گروه سازگاري رويشي VCG2 بودند.  با مراجعه به مطالعات مولكولي جوان‌نيكخواه (1380) معلوم گرديد كه تمامي جدايه‌هاي بدست آمده از ارقام خزر و حسني در دودمان كلوني F قرار گرفته‌اند، لذا به نظر مي‌رسد بيماريزايي روي اين ارقام غالباً به افراد و جدايه‌هايي از دودمان كلوني  F (گروه سازگاري رويشي VCG2) محدود مي‌شود.  اين احتمال وجود دارد كه اعضاي هر دو گروه سازگاري رويشي VCG1 و VCG2 داراي ژنها يا آلل‌هاي بيماريزايي روي تمامي اين ارقام باشند، اما قدرت رقابت متفاوت در اين گروههاي سازگاري براي آلودگي ارقام يا ترجيح ميزباني منجر به اختلاف زياد در درصد فراواني آنها در مناطق شمالي كشور شده باشد.

با توجه به اينكه جدايه‌هاي متعلق به گروه سازگاري رويشي VCG2 قادر به آلوده‌سازي اغلب ارقامي هستند كه در كشتزارهاي مناطق شمالي كشور  كشت مي‌شوند، امكان گسترش و تكثير آنها به راحتي در اين مناطق وجود دارد.  لذا اين گروه از جمعيت بالايي برخوردار مي‌باشد.  اعضاي گروه سازگاري رويشي VCG1 روي تعدادي از ارقام رايج اين مناطق بيماريزا هستند، ارقامي كه از دير باز در اين مناطق كشت مي‌شدند، لذا اين گروه نيز از جمعيت نسبتاً بالايي برخوردار مي‌باشد.

گروههاي سازگاري رويشي VCG1 و VCG2 در اكثر شهرها و مناطق از فراواني بالايي برخوردار بودند.  با نگاهي به مطالعات مولكولي جوان‌نيكخواه (1380) متوجه مي‌شويم كه دودمان‌هاي كلوني A و F نيز در اكثر مناطق از فراواني بسيار بالايي برخوردار بودند.  همچنين در اغلب مناطق دودمان كلوني F (گروه سازگاري رويشي VCG2) از فراواني بيشتري نسبت به دودمان كلوني  A (گروه سازگاري VCG1) برخوردار بود.

جدايه‌هاي M. grisea  كه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از رشت يا بخش نزديك به آن مانند كوچصفهان جداسازي شده‌ بودند اكثراً متعلق به گروه سازگاري رويشي VCG1 بودند.  اين مسئله به دليل كشت وسيع رقم بينام در زمان نمونه‌برداري در اين مناطق بوده است.  جدايه‌هايي كه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از بخش لشت‌نشاء  يا شهرستان‌هاي صومعه‌سرا و فومن جداسازي شده‌ بودند اكثراً از گروه سازگاري رويشي VCG2 بودند كه با توجه به كشت وسيع رقم هاشمي در اين مناطق دور از انتظار نيست.  اين امكان وجود دارد كه اختلاف بين فراواني دو گروه سازگاري رويشي در اين مناطق با مطالعه تعداد بيشتر جدايه‌ها تغيير حاصل كند.

با توجه به نتايج حاصل از تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت M. grisea از استان گيلان و رابطه مستقيم و نزديك اين گروهها با دودمان‌هاي كلوني ششگانه موجود در جمعيت و رابطه غيرمستقيم آن با بيماريزايي جدايه‌ها روي ارقام مختلف موجود در منطقه، مي‌توان چنين عنوان كرد كه تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت M. grisea در يك منطقه جغرافيايي به ميزان بالايي نشان‌دهنده تنوع ژنتيكي موجود در جمعيت M. grisea در آن منطقه مي باشد و پراكندگي گروههاي سازگاري رويشي در مناطق مختلف و روي ارقام مختلف و فراواني آنها مي‌تواند نمايي از وضعيت پراكندگي دودمان‌هاي كلوني در مناطق مختلف و روي ارقام مختلف و فراواني آنها باشد.  تنها اشكالي كه در اينجا وجود دارد اين است كه شش دودمان كلوني موجود در جمعيت
 
M. grisea در نواحي شمالي كشور در سه گروه سازگاري رويشي قرار مي‌گيرند و لذا امكان جداسازي و تفكيك دودمان كلوني A  از دودمان كلوني  C  و دودمان كلوني  F  از دودمان‌هاي كلوني  E يا B  با توجه به نتايج آزمايش‌هاي تعيين گروههاي سازگاري رويشي وجود ندارد.

                همان طور كه در اين آزمايش  ديده شد، تنوع مشاهده شده به كمك روش تعيين گروههاي سازگاري رويشي بسيار نزديك به تنوع مشاهده شده در جدايه‌هاي قارچ به كمك تكنيك‌ مولكولي مي‌باشد.  به خصوص براي دو دودمان كلوني بزرگ و غالب منطقه يعني A  و F، تعيين گروههاي سازگاري رويشي نشان داد كه اين دو دودمان از نظر ژنتيكي كاملا متفاوت هستند و احتمالاً دو مسير تكاملي متفاوت را پيموده‌اند (1).

                تا‌كنون استفاده از گروههاي سازگاري رويشي روش مناسبي براي گروه‌بندي جمعيت قارچهاي بيماريزاي گياهي و ارزيابي ارتباط بين جدايه‌ها بوده است(15).  گروههاي سازگاري رويشي (VCGs) يك ماركر چند ژني مؤثر است كه براي ايجاد يك چهارچوب ژنتيكي جهت كمك به تشريح نتايج بدست آمده از كاربرد تكنيك‌هاي مولكولي و تنوع مولكولي ديده شده در قارچها بسيار مفيد است، لذا كاربرد اين روش در كمك به ارزيابي بيشتر و تشريح تنوع ديده شده در درون يا بين جمعيت‌هاي بلاست برنج مي‌تواند كمك خوبي در همه جاي دنيا باشد. حتي در بعضي از آزمايشگاه‌ها كه امكانات كافي براي تجزيه و تحليل مولكولي جدايه‌هاي قارچ وجود ندارد، استفاده از اين روش در تعيين تنوع ژنتيكي جدايه‌ها بسيار مفيد است.

                اطلاعات دقيق‌تر در رابطه با تنوع ژنتيكي M. grisea در استان گيلان و همچنين تعيين رابطه دقيق بين دودمان‌هاي كلوني، گروههاي سازگاري رويشي و نژاد‌هاي فيزيولوژيك نيازمند مطالعه تعداد بيشتر جدايه‌ها از مناطق و ارقام مختلف به كمك تكنيك‌هاي  مولكولي، تعيين گروههاي سازگاري رويشي و آزمايش‌هاي بيماريزايي مي‌باشد. نمونه‌برداري‌هاي مداوم طي سالهاي آتي و تكرار آزمايش‌هاي فوق اطلاعات مفيدي را درباره ديناميك جمعيت و تغييرات ژنتيكي ايجاد شده در جمعيت ارائه خواهد نمود.

تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت قارچ Magnaporthe grisea در استان گيلان-قسمت اول

نویسنده: صدیقه موسی نژاد

تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت قارچ Magnaporthe grisea در استان گيلان

چکیده

                يكصد و هفده جدايه قارچ Magnaporthe grisea ، عامل بيماري بلاست برنج، شامل 53 جدايه از نمونه‌هاي مناطق مختلف استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج در رشت به منظور بررسي تنوع ژنتيكي قارچ بر اساس شناسايي گروههاي سازگاري رويشي مورد مطالعه قرار گرفتند. گروههاي سازگاري رويشي در اين جمعيت‌ها با استفاده از جهش‌يافتگان فاقد قدرت استفاده از منبع نيترات شناسايي شدند. با استفاده از اين روش سه گروه سازگاري رويشي به اساميVCG1، VCG2 و VCG3 در جمعيت قارچ شناسايي شدند.  گروه سازگاري رويشي VCG2 بيشترين فراواني را در اين مناطق نشان داد. بعد از آن، گروههاي سازگاري رويشي VCG1 و VCG3 به ترتيب در مقام‌هاي دوم و سوم قرار مي‌گرفتند. در بين جدايه‌هاي بدست‌آمده از نمونه‌هاي مناطق مختلف استان ، به ترتيب30/42%، 76/55% و 92/1% از جدايه‌ها در گروههاي سازگاري VCG1، VCG2 و VCG3 قرار گرفتند. همچنين 37/34%، 93/60% و 68/4% از جدايه‌هاي بدست‌آمده از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي به ترتيب به گروههاي سازگاري VCG1، VCG2 و VCG3 تعلق داشتند.  در مجموع، 93/37%، 62/58% و 44/3% از كل جدايه‌هاي هر دو جمعيت به ترتيب در گروههاي سازگاري رويشي VCG1، VCG2 و VCG3 گروهبندي شدند. ارقام خوش‌كيفيت و محلي شامل بينام، طارم‌مولايي و هاشمي توسط اعضايي از هر دو گروه سازگاري رويشي VCG1 و VCG2 مورد حمله قرار مي‌گيرند، در حالي كه اكثر جدايه‌هاي بدست‌آمده از ارقام خزر و حسني متعلق به گروه سازگاري رويشي VCG2 بودند. اين تحقيق نشان داد كه جمعيت قارچ در استان از نظر ژنتيكي تنوع كمي دارد. علاوه بر آن، تعيين گروههاي سازگاري رويشي مي‌تواند روش مناسبي براي ارزيابي تنوع ژنتيكي قارچ باشد.

 

واژه‌هاي كليدي: برنج، بيماري بلاست، Magnaporthe، گروه سازگاري رويشي، هتروكاريون.

 

مقدمه

                تشكيل هتروكاريون بين دو فرد از يك گونه قارچي در اثر تلاقي ميسليوم‌هاي جدايه‌هاي سازگار، جزء مهمي از چرخه زندگي بسياري از قارچها و يكي از عوامل بروز تغييرات ژنتيكي
محسوب مي‌گردد(15).  در قارچهاي بيماريزاي گياهي، آنهايي كه هتروكاريون تشكيل مي‌دهند ممكن است از نظر قدرت تهاجمي يا دامنه ميزباني دچار تغييراتي گردند و اين امر در افزايش پتانسيل بيماريزايي آنها و بقا در طبيعت مهم است.  افرادي از يك جمعيت كه با افراد ديگر سازگاري رويشي نشان دهند و از طريق پيوند هيفي (آناستوموز
[1]) قادر به تشكيل هتروكاريون رويشي باشند، به عنوان اعضاي يك گروه سازگاري رويشي يا VCG [2] درنظر گرفته مي‌شوند(15). به طور كلي افرادي كه داراي آلل (آلل‌هاي) مشابه در لوكوس‌هاي معروف به het باشند، قادر به تشكيل هتروكاريون پايدار هستند و افرادي كه در اين لوكوس‌ها تفاوت داشته باشند، قادر به تشكيل هتروكاريون پايدار نيستند(15).  بنابراين از VCG كه يك ماركر چندژني مي‌باشد، در موارد زيادي براي مطالعه ديناميك جمعيت و تنوع ژنتيكي جمعيت قارچهاي بيماريزاي گياهي و حتي قارچهاي غير بيماريزا استفاده شده‌ است(3،10).  لذا علاوه بر آزمايش‌هاي بيماريزايي و تجزيه و تحليل‌هاي مولكولي، واكنش‌هاي فنوتيپي جدايه‌ها بعد از تلاقي روي محيط‌هاي غذايي معين در شرايط آزمايشگاهي نيز به عنوان روشي براي تعيين تنوع ژنتيكي موجود در جمعيت قارچها به كار مي‌رود.  افزايش تعداد گروههاي سازگاري رويشي نشان‌دهنده افزايش تنوع ژنتيكي در يك جمعيت است و تعيين گروههاي سازگاري رويشي در تعيين منشأ نژادهاي جديد براي يك ناحيه جغرافيايي خاص مي‌تواند مفيد باشد(3، 9، 12، 15).

             مهمترين مورد استفاده از گروههاي سازگاري رويشي براي اكثر بيماري‌شناسان گياهي استفاده از ارتباط نزديك اين گروهها با فرم‌هاي مخصوص، نژادها، كلون‌ها و غيره است.  در واقع به جاي آزمايش‌هاي فراوان و وقت‌گير بيماريزايي روي تعداد زيادي از ارقام و لاين‌هاي استاندارد يا انجام آزمايش‌هاي مولكولي پرهزينه، از همبستگي ميان گروههاي سازگاري رويشي و درجه بيماريزايي يا الگوي انگشت‌نگاري جدايه‌ها استفاده مي‌شود(15).

            بيماري بلاست برنج يكي از مهمترين و شايعترين بيماريهاي قارچي برنج در بيشتر مناطق برنج‌كاري دنيا مي‌باشد كه تحت شرايط مساعد محيطي و روي ارقام حساس موجب خسارت شديد مي‌گردد.  استفاده از ارقام مقاوم بيشتر از ساير روش‌ها در كنترل اين بيماري مورد توجه است. تحقيقات نشان داده‌اند كه قارچ عامل بلاست، Magnaporthe grisea (Hebert) Barr (آنامورف:Pyricularia grisea (Cooke) Sacc)، از نظر ژنتيكي تغييرپذير بوده و با توليد نژاد‌هاي بيماريزاي جديد قادر است بر مقاومت ميزبان غلبه نمايد و طي چند سال بعد از بوجود آمدن رقم مقاوم باعث شكسته شدن مقاومت آن گردد.  تغييرات ژنتيكي و ظهور نژادهاي جديد قارچ به علت بروز جهش‌ها و نوتركيبي‌هاي ژنتيكي اتفاق مي‌افتد. 

در قارچ M. grisea نيز پديده سازگاري رويشي مطالعه شده است (5، 8، 11). معلوم شده اين قارچ از طريق تشكيل هتروكاريون و نوتركيبي ميتوزي (چرخه شبه‌جنسي[3]) موجب بروز تغييرات ژنتيكي و توليد ژنوتيپ‌هاي جديد مي‌گردد كه ممكن است منجر به افزايش دامنه ميزباني قارچ گردد(11، 18، 19).  همچنين گروههاي سازگاري رويشي در M. grisea يك وسيله مفيد براي بررسي ساختار ژنتيكي جمعيت‌هاي آن در مناطق جغرافيايي مختلف مي‌باشد (11).  گنووسي و ماگيل (11) و كراوفورد و همكاران (8) با تلاقي دادن جهش‌يافتگان اكسوتروف ايجاد شده در اثر نور ماوراء بنفش تعداد نسبتاً زيادي از فنوتيپ‌هاي نوتركيب را (در اثر چرخه شبه‌جنسي) حتي در جدايه‌هايي با منشأ جغرافيايي متفاوت مشاهده كردند.  در آزمايشي كه با استفاده از جهش‌يافتگان اكسوتروف M. grisea انجام شد، جدايه‌هاي بدست آمده از مناطق جغرافيايي مختلف امريكا در چهار گروه سازگاري رويشي گروه‌بندي شدند(5).

با وجود اينكه مطالعات زيادي در مورد تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت‌هاي
 M. grisea در دنيا صورت نگرفته است، استفاده از گروههاي سازگاري رويشي به منظور تعيين تنوع ژنتيكي قارچ عامل بلاست اخيراً در ايران شروع شده است.  جوان‌نيكخواه (1380) براي اولين بار تعداد 87 جدايه از مناطق مختلف گيلان و مازندران را از طريق آزمايش‌هاي تكميل‌سازي جهش‌يافتگان فاقد قدرت استفاده از منبع نيترات مورد آزمايش قرار دادند و چهار گروه سازگاري رويشي را شناسايي كردند. هدف از تحقيق فوق تكميل آزمايش‌هاي مربوط به تعيين گروههاي سازگاري رويشيM. griseaدر استان گيلان مي‌باشد.

مواد و روش‌ها

 1- نمونه‌برداري، جداسازي و نگهداري جدايه‌ها

نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه آلوده به بيماري بلاست در فاصله سالهاي 1378 تا 1380 از كشتزارهاي برنج استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور در رشت جمع‌آوري شدند.  نمونه‌برداري از كشتزارهاي سطح استان به صورت پراكنده از مزارع و ارقام مختلف موجود در منطقه انجام شد.  نمونه‌برداري از مزرعه آزمايشي به صورت جداگانه براي ارقام بينام، طارم ‌مولايي، هاشمي، خزر، حسني و حسن‌سرايي صورت گرفت. نمونه‌برداري در مرحله بلاست برگ از اواخر خرداد با پيدايش لكه‌‌ها روي برگهاي ارقام حساس شروع گرديد و تا اوايل تير ادامه داشت.  نمونه‌برداري در مرحله بلاست گردن خوشه از اوايل مرداد شروع و تا پايان فصل برداشت ادامه پيدا كرد.  نمونه‌‌ها به صورت قطعات دو تا سه سانتي‌متري درون پاكتهاي كاغذي كوچك به مدت 72-48 ساعت در معرض هواي آزمايشگاه قرار گرفتند تا خشك شوند.  سپس تا مرحله جدا‌سازي قارچ در دماي ºC20-  نگهداري شدند. نمونه‌هاي مربوط به هر نقطه نمونه‌برداري درون يك پاكت جداگانه قرار گرفت.

            براي جدا‌سازي و خالص‌سازي قارچ، نمونه‌هاي آلوده بعد از ضد‌عفوني سطحي با محلول 30% هيپوكلريت سديم تجارتي (حاوي 5/1% كلر فعال)، درون ظروف پتري و روي كاغذ صافي استريل و مرطوب (در شرايط دماي آزمايشگاه) قرار گرفتند تا قارچ عامل بيماري در محل لكه‌ها اسپورزايي كند. آنگاه سوسپانسيون رقيقي از اسپور‌ها در آب مقطر استريل تهيه و روي محيط كشت آب-آگار 5/2% پخش گرديد.  بعد از يك شب تك اسپور‌هاي جوانه‌زده روي محيط آب- آگار به كمك ميكروسكوپ انتخاب و به محيط غذايي PDA[4]  منتقل گرديدند. به اين ترتيب كشت تك اسپور وخالص جدايه‌ها بدست آمد كه روي كاغذ صافي استريل و درون ميكروتيوبهاي دو ميلي‌ليتري پلاستيكي يا درون ظروف شيشه‌اي پني‌سيلين در فريزر (دماي ºC20-) نگهداري شد. در مجموع 53 جدايه از نمونه‌هاي مزارع سطح استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي  مزرعه آزمايشي خالص‌سازي و نگهداري گرديدند.

 

2- آزمايش‌هاي سازگاري رويشي

2-1- جداسازي جهش‌يافتگان فاقد قدرت استفاده از منبع نيترات

                به دليل اينكه واكنش‌هاي سازگاري يا ناسازگاري بين جدايه‌ها به صورت ظاهري قابل مشاهده نمي‌باشد، جهش‌يافتگانnit [5] كه قادر به استفاده از نيترات نمي‌باشند، جهت تشخيص گروههاي سازگاري رويشي معرفي مي‌شوند(2، 4، 14، 16، 17). اين جهش‌يافتگان به عنوان استرين‌هاي اكسوتروف مورد استفاده قرار مي‌گيرند.  به منظور بدست آوردن جهش‌يافتگان nit قطعاتي از كاغذ صافي حامل هر جدايه ‌روي محيط PDA كشت گرديد.  بعد از چهار تا پنج روز در شرايط دماي آزمايشگاه (ºC 26 -  ºC 24) و رشد كلني جوان روي محيط PDA، هر جدايه به روي محيط RBA[6] منتقل گرديد.  براي تهيه اين محيط، جوشانده 20 گرم سبوس برنج (به مدت 20 دقيقه) با آب مقطر به حجم يك ليتر رسانده شد و سپس 15 گرم آگار به آن اضافه گرديد.  كشت‌ها به مدت پنج تا هفت روز در دماي آزمايشگاه و در تاريكي نگهداري شدند.  سپس حلقه‌هاي شش ميلي‌متري ميسليومي از حاشيه كلني به روي محيط غذايــــي MM[7]كه پنجاه گرم در ليتر كلرات پتاسيم  (KClO3) به آن اضافه شده بود، منتقل شدند.  اين محيط غذايي به اختصار MMC نامـــگذاري شد. تركيب محيط MM به صورت زير است(13): دكستروز، 10 گرم؛  KH2PO4، 1 گرم؛ K2HPO4، 1/0 گرم؛ MgSO4.7H2O، 5/0 گرم؛ CaCl2.H2O، 1/0 گرم؛  NaNO3، 2 گرم؛ محلول ويتامينB-complex ، 10 ميلي‌ليتر؛ محلولTrace element ، 2/0 ميلي‌ليتر؛ محلول FeSO4 ، 2/0 ميلي‌ليتر؛ آب دو بار تقطير، يك ليتر و آگار، 17 گرم.

براي ساختن محلول ويتامين B-complex،60 ميلي‌گرم Thiamine-HCl ، 100 ميلي‌گرم بيوتين، 100 ميلي‌ليتر اتانول و 100 ميلي‌ليتر آب دوبار تقطير با هم مخلوط شدند.

تركيب محلول Trace element شامل مواد زير است: اسيدسيتريك، 10گرم؛ ZnSO4.7H2O، 10 گرم؛ FeNH4(SO4)2.12H2O، 2 گرم؛ CuSO4.5H2O، 5/0 گرم؛  MnSO4.H2O، 1/0 گرم؛ H3BO3، 1/0 گرم؛ NaMoO4.2H2O، 1/0 گرم و آب دو بار تقطير، 190 ميلي‌ليتر.

محلول سولفات آهن نيز از مخلوط كردن 5/2 گرم سولفات آهن با 250 ميلي‌ليتر آب دوبار تقطير بدست آمد.  براي هر جدايه سه حلقه ميسليومي شش ميلي‌متري به صورت مثلثي با فواصل مساوي روي سطح محيط MMC درون تشتك پتري هشت‌ سانتي‌متري با سه تا پنج تكرار قرار داده شد. پتري‌ها به مدت دو تا شش هفته در دماي 26-24 درجه سانتي‌گراد و در تاريكي نگهداري شدند. آنگاه قطاعهاي سريع‌الرشد[8] كه از حلقه‌هاي ميسليومي منتقل شده منشعب شده بودند شناسايي و جدا گرديدند.  قطاعها ميسليوم‌هاي مقاوم به كلرات هستند.  در واقع ميسليوم‌هاي جدايه‌هاي تيپ وحشي به دليل تبديل كلرات به كلريت در حضور آنزيم نيترات ردوكتاز و سميت كلريت قادر به رشد در اين محيط نيستند و رشد بسيار محدودي را نشان مي‌دهند.  در عوض سلولهاي جهش‌يافته‌اي كه در آنها حداقل در يكي از ژنهاي دخيل در متابوليسم نيترات  جهش رخ داده باشد قادر به تبديل كلرات به كلريت نيستند و از حاشيه كلني محدود شده، به صورت ميسليوم‌هايي با رشد سريع نمايان مي‌شوند(4، 6، 7).

                به ازاي هر جدايه 30-20 قطاع مقاوم انتخاب و به روي محيط MM منتقل شدند.  كشت‌ها به مدت پنج تا هفت روز در شرايط دماي آزمايشگاه و در تاريكي نگهداري شدند. كلني‌هايي كه در مقايسه با كلني تيپ وحشي داراي رشد غيرمتراكم، گسترده و بدون ميسليوم هوايي يا با ميسليوم هوايي كم بودند به عنوان جهش‌يافتگان nit در نظر گرفته شدند(4).  در واقع از محيط غذايي MM به عنوان تنها منبع نيتروژن (به دليل وجود نمك نيترات سديم در تركيب محيط) براي تفكيك جهش‌يافتگان nit استفاده شد.

 

2-2- تلاقي جهش‌يافتگان nit هر جدايه با يكديگر

                در اين مرحله جهش‌يافتگان nit بدست آمده از هر جدايه از نظر امكان تلاقي با يكديگر و تكميل هم از نظر ژنتيكي آزمايش شدند. به ازاي هر جدايه، ده جهش‌يافته براي اين مرحله انتخاب و به صورت دو به دو با هم روي محيط MM تلاقي داده شدند.  براي تلاقي حلقه‌هاي ميسليومي شش ميلي‌متري از هر دو جهش يافته به فاصله حدود يك سانتي‌متر روي محيط درون تشتك‌هاي پتري شش‌ سانتي‌متري قرار داده شدند.  براي هر جدايه دو تا سه جهش‌يافته كه قادر به  تكميل يكديگر  در هنگام تشكيل هتروكاريون بودند، انتخاب شدند.  تكميل ژنتيكي جهش‌يافتگان از طريق بوجود آمدن ميسليوم‌هاي هوايي متراكم (مشابه تيپ وحشي) در يك خط مشخص در ناحيه تماس ميسليوم‌هاي دو جهش‌يافته رشد‌يافته روي محيط غذايي MM تشخيص داده شد.  اين جهش‌يافتگان nitX نامگذاري شدند و تا استفاده بعدي روي قطعات كاغذ صافي استريل در فريزر نگهداري شدند.

 

 2-3- ارزيابي خصوصيات فنوتيپي جهش‌يافتگان nit  

                جهش‌يافتگان nit در قارچ فوزاريوم و بسياري از قارچهاي ديگر بر اساس تعداد و نوع لوكوس‌هاي جهش‌يافته به سه گروه فنوتيپي مشخص تقسيم مي‌شوند.  بدين ترتيب در گروه اول يك جهش در لوكوس ساختماني آنزيم احياءكننده نيترات (nit1)، در گروه دوم يك جهش در لوكوس اختصاصي-تنظيمي مسير مصرف نيترات (nit3) و بالاخره در گروه سوم حداقل يك جهش در يكي از پنج لوكوس مؤثر در ساخت كوفاكتور داراي موليبدن كه لازمه فعاليت آنزيم احياء‌كننده نيترات است (nitM) صورت گرفته است.  شناسايي اين جهش‌يافتگان روي محيط‌هاي غذايي واجد يكي از منايع نيتروژن، يعني نيترات، نيتريت، هيپوزانتين[9]، آمونيوم و اسيد اوريك انجام مي‌گيرد.  رشد ضعيف يا مشابه تيپ وحشي جهش‌يافتگان nit روي اين محيط‌ها، يكي از سه نوع جهش‌يافته nit1، nit3 و nitM را مشخص مي‌كند.  در اين تحقيق خصوصيات فنوتيپي جهش‌يافتگان nit جدايه‌هاي مورد آزمايش بر همين اساس تعيين گرديد.  محيط غذايي حاوي نيترات همان محيط غذايي MM است كه حاوي نمك نيترات سديم (NaNO3) به ميزان 2 گرم در ليتر مي‌باشد.  براي چهار محيط غذايي ديگر به جاي نيترات سديم به ترتيب از نيتريت سديم (NaNO2) به ميزان 2/0 گرم، هيپوزانتين به ميزان 2/0 گرم، تارتارات آمونيوم ((NH4)2C4H4O6) به ميزان 1 گرم و اسيد اوريك به ميزان 2/0 گرم در ليتر استفاده شده است.

جهش‌يافتگان nit هر جدايه و تيپ وحشي آن روي هر يك از پنج محيط فوق درون تشتك‌هاي پتري هشت سانتي‌متري كشت شدند. بعد از هفت روز مورفولوژي كلني جهش‌يافتگان در مقايسه با تيپ وحشي ارزيابي گرديد و فنوتيپ هر جهش يافته تعيين شد. براي كشت، يك حلقه ميسليومي شش ميلي‌متري از هر جهش‌يافته و همچنين تيپ وحشي روي سطح محيط‌هاي كشت مذكور قرار داده شد.  اين آزمايش دو بار تكرار گرديد.

 

2-4- تعيين گروههاي سازگاري رويشي

            به منظور تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت M. grisea بايستي جهش‌يافتگان  nitهر جدايه با جهش‌يافتگان nit تمام جدايه‌هاي ديگرمورد آزمايش تلاقي داده شوند.  با توجه به اينكه فنوتيپ‌‌ تمامي جهش‌يافتگان جداسازي شده، براساس ارزيابي نحوه رشد هر يك از آنها روي محيط‌هاي غذايي حاوي يكي از پنج منبع ازت تعيين شد، هنگام تلاقي جهش‌يافتگان دو جدايه بايستي از جهش‌يافتگان مكمل آنها استفاده شود.  در اين مطالعه، به منظور كاهش تعداد تلاقي‌ها و تسهيل در امر تعيين گروههاي سازگاري رويشي، از تعدادي جدايه مرجع[10] استفاده گرديد.  انتخاب مرجعها به اين صورت انجام شد كه تعدادي جدايه از 15 هاپلوتيپ[11] غالب منطقه انتخاب شدند.  اين هاپـــلوتيپ‌ها به شش دودمــــــان كلوني[12] A ، B ، C ، D ، E  و F تعلق داشتند كه توسط جوان‌نيكخواه (1380) به كمك تكنيك مولكولي rep-PCR از جمعيت قارچ در استان گيلان شناسايي شدند.  جهش‌يافتگان nit اين جدايه‌ها مانند ساير جدايه‌ها جداسازي و انتخاب شدند و تعيين فنوتيپ گرديدند. سپس جهش‌يافتگان مكمل اين جدايه‌ها با يكديگر تلاقي داده شدند.  تشكيل هتروكاريون بين آنها مورد بررسي قرار گرفت و گروه‌بندي اوليه انجام شد.  بدين ترتيب جدايه‌هاي انتخاب شده در سه گروه سازگاري رويشي قرار گرفتند، طوري كه جدايه‌هاي متعلق به دودمان‌هاي كلوني  A و C در يك گروه سازگاري رويشي (تحت عنوان VCG1)، جدايه‌‌هاي متعلق به سه دودمان كلوني B ، E و F در گروه سازگاري رويشي دوم (VCG2) و جدايه‌هاي متعلق به دودمان كلوني D در گروه سازگاري رويشي سوم (VCG3) قرار گرفتند.  از گروه سازگاري رويشي VCG1 ، دو جدايه به نام‌هاي Rat-6 و Sht-25 به ترتيب متعلق به دودمان‌هاي كلوني  A و C ، از گروه سازگاري رويشي VCG2 ، جدايه‌هاي Soa-4 ، Kon-6 ، Ash-8 و Sht-4 كه به ترتيب متعلق به دودمان‌هاي كلوني B ، E ، F و F بودند و از گروه سازگاري رويشي VCG3 ، جدايه Rat-11 به عنوان مرجع انتخاب شدند.  مشخصات اين جدايه‌ها در جدول1 ذكر شده است.

جدول1- مشخصات جدايه‌هايي1 كه به عنوان مرجع براي تعيين گروههاي سازگاري رويشي در جمعيت Magnaporthe  griseaمورد استفاده قرار گرفتند.

3VCG

تاريخ جمع‌آوري

محل جمع‌آوري

نوع رقم

دودمان كلوني2

نام جدايه

 

 

VCG1

13/5/76

رشت

بينام

A

Rat-6

 

VCG1

9/5/76

شفت

بينام

C

Sht-25

 

VCG2

20/5/77

صومعه‌سرا

بينام

B

Soa-4

 

VCG2

1/6/77

كوچصفهان

دم‌زرد

E

Kon-6

 

VCG2

1/6/77

آستانه

بينام

F

Ash-8

 

VCG2

18/5/77

شفت

بينام

F

Sht-4

 

VCG3

3/6/78

رشت

نامشخص

D

Rat-11

1 تمامي جدايه‌هاي مرجع از گردن خوشه جدا شدند. 

2دودمانهاي كلوني به كمك تكنيك rep-PCR شناسايي شدند(1).

3 گروه سازگاري رويشي كه بر اساس هر جدايه مرجع شناسايي گرديد.

 

براي تعيين گروههاي سازگاري رويشي، جهش‌يافتگان nit بدست آمده از جدايه‌هاي مرجع با جهش‌يافتگان nit همه جدايه‌هاي مورد آزمايش تلاقي داده شدند.  بدين منظور از جهش‌يافتگان مكمل دو جدايه استفاده گرديد.  حلقه‌هاي ميسليومي شش ميلي‌متري از هر دو جهش‌يافته (جهش يافته جدايه مرجع و جهش‌يافته جدايه مورد مطالعه) روي محيط غذايي MM درون تشتك‌هاي پتري هشت سانتي‌متري با فاصله حدود دو سانتي‌متر قرار داده شدند.  فرآيند به هم رسيدن ميسليوم‌ها و تشكيل هتروكاريون به طور روزانه به مدت حدود بيست روز ارزيابي شد.  در صورت تشكيل هتروكاريون، تكميل ژنتيكي دو جهش‌يافته و بروز رشد طبيعي قارچ (رشد تيپ وحشي) در ناحيه تماس ميسليوم‌ها، جدايه مورد مطالعه در گروه سازگاري رويشي مربوط به جدايه مرجع قرار گرفت (شكل 1).  هر آزمايش تلاقي دوبار تكرار گرديد.

کرماتوگرافی زباله شهری

کرماتوگرافی زباله شهری

در حال حاضر بسیاری از کشورهای توسعه یافته از زباله برای تولید کمپوست استفاده می کنند. این روش تفاوت بین انواع زباله ها را نشان می دهد و در سرعت عمل شناسایی زباله شهری تأثیر دارد.

1-آماده کردن نمونه ها

- نمونه برداری: مقدار نمونه حداقل بایستی یک کیلوگرم باشد.

- نمونه را پس از خشک کردن از الک 20 میلی متری عبور می دهند.

- الک شده ها را خوب مخلوط کنید.

2- استخراج

- 10 گرم نمونه آماده شده را در یک ارلن وزن کنید.

- 100 میلی لیتر سود یک درصد به آن اضافه نمایید.

- ارلن را مدت زمان 3 تا 5 ساعت آرام بگذارید، گاهگاهی آن را بهم بزنید.

- محلول استخراج شده را صاف کنید.

3- آماده سازی کاغذ کرماتو گرافی

- کاغذ را به اندازه های 15×15 سانتی متری ببرید.

- دایره هایی با شعاع های 4 سانتی متر و 6 سانتی متر با مداد بکشید.

- سوراخی به قطر2 میلی متر در وسط دایره کاغذ حفر کنید.

- تکه ای کاغذ کوچک از نوع همان کاغذ را تقریبا 2×2 سانتی متر برای فتیله قرقره کنید و در داخل سوراخ بگذارید.

- ظرف شیشه ای را تا نیمه از محلول AgNO3 با غلظت 0.5 درصد پر نموده، کاغذ را با فتیله از بالا روی محلول قرار دهید. فتیله بایستی کاملا داخل محلول فرو برده شود. یک ورقه پلاستیکی را روی تانک و کاغذ قرار دهید. کاغذ نبایستی در معرض نور گذاشته شود، مخصوصا نور مستقیم خورشید نبایستی به آن بتابد.

- فتیله را خارج کرده و کاغذ را در آون 70 درجه سانتی گراد خشک کنید.

یادآوری: این کاغذ آغشته به محلول نیترات نقره پس از خشک شدن بایستی بی رنگ باقی بماند.

روش کروماتو گرافی و ظهور کاغذ

- ظرف شیشه ای یا تانک کروماتوگرافی را تقریبا تا نیمه از ماده استخراجی صاف شده، پرکنید.

- فتیله تازه ای را روی کاغذ آماده شده بگذارید و آن را با فتیله بالای محلول قرار دهید به طوری که فتیله داخل محلول فرو رود.     

- یک صفحه پلاستیکی روی آن قرار دهید تا کاغذ از نور قوی محافظت شود.

- همینکه محلول روی محیط دایره رسید، فتیله را بردارید و کاغذ را در مجاورت حرارت خشک کنید.

- در معرض نور خورشید خوب خشک کنید.

- ظاهرشدن کروماتوگرام پس از یک ساعت پایان می یابد.

- کروماتوگرام های ظهور یافته را دور از نور نگهداری کنید.

یادآوری

- آماده سازی کاغذ و تهیه کروماتوگرام باید در یک روز انجام شود.

- از آغاز استخراج تا تهیه کروماتوگرام نبایستی بیش از6 ساعت طول بکشد.

- ناحیه جذب محلول ها نبایستی با دست گرفته شود.    

تولید SiCl4  از خاکستر پوسته برنج - فردوس عادلی مسبب

مترجم: فردوس عادلی مسبب

 

تولید SiCl4  از خاکستر پوسته برنج

 

اثر افزایش نمک های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی در کلره کردن خاکستر پوسه برنج

نویسندگان: تاکه شی او و همکاران

برای تولید SiCl4 از SiO2 فعّال پوسته برنج، خاکستر پوسته برنج (ضایعات احتراقی پوسته برنج) در حضور و مقدار اضافی مواد قلیایی خاکی مانند ترکیبات پتاسیم در دامنه حرارتی 600 تا 1000 درجه سانتی گراد کلره شد. این مواد در شرایط کلره شدن به کلرید ها تغییر یافتند. ترکیبات پتاسیم به عمل کلره کردن خاکستر پوسته برنج شتاب بیشتری داد. ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی دیگر نظیر سدیم، منیزیم و کلسیم از کلره کردن ممانعت به عمل می آوردند. شتاب تأثیر پتاسیم در کلره کردن   SiO2با این تصور که ذوب یون +K در شبکه SiO2 سبب برهم خوردن نظم بلوری آن می شود و بعضی از کلره کننده ها مانند کربن کلره شده، به سادگی به داخل شبکه SiO2 نفوذ می کند، مورد تشریح قرار گرفت. عمل ممانعت عناصر دیگر به علت ناتوانی در برهم زدن شبکه SiO2  تعبیر می شود، زیرا شعاع های یونی این عناصر کوچکتر از شعاع K+ است. نتیجه این که در حالت مذاب این کلرید ها نقاط برخورد SiO2 و C  را می پوشانند.

مطالب عمده: خاکستر پوسته برنج، SiO2  فعّال، کلره کردن، SiCl4، شتاب دهندگی پتاسیم، افزودنی های نمک های قلیایی و قلیایی خاکی.

1-     مقدمه

تترا کلرید سیلیسیم (SiCl4) دارای نقطه جوش  56.7 درجه سانتی گراد و با تبخیر به آسانی خالص می شود. SiCl4 با درجه خلوص بالا به SiO2 خالص تبدیل شده و به عنوان ماده اولیه تولید کوآرتز مصنوعی یا پودر سیلیس مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این کاربرد ها، اخیرا از آن به عنوان یک ماده گازی در فرآیند CVD سرامیک های ظریفی نظیر SiC  و Si3N4 مورد استفاده قرار می گیرد.

 در گذشته SiCl4  در 600 درجه سانتی گراد تولید می شد، ولی اکنون در ضمن تولید آن در اثر کلر دهی سیلیکون فلزی ( حاصل از احیای SiO2) با HCl محصول جانبی SiHCl3 به دست می آید، واین فرآیند برای کاربرد صنعتی آن مورد استفاده قرار می گیرد. روش های دیگر شامل انرژی نهفته فرآیند مورد استفاده مخلوط SiO2/C است که برای تولید SiCl4 در بالاتر از 1000 درجه سانتی گراد مستقیما در اختیار Cl2 قرار می گیرد. گاز Cl2 یک گاز Cl2 یک گاز قابل انفجار است و استفاده از آن در درجه حرارت بالای صنعتی مانند تصفیه آن در حضور لیتیم در 1000 درجه سانتی گراد نیاز به بینهایت احتیاط است.

پوسته برنج، یکی از ضایعات کشاورزی و دارای مواد معدنی ( 13 تا 29 درصد وزنی) و مواد آلی مانند سلولز ( 71 تا 87 در صد وزنی) می باشد و این نسبت به واریته های برنج، آب و هوا و شرایط جغرافیایی دیگر بستگی دارد. ترکیبات معدنی آن شامل سیلیس( 97 – 87 در صد وزنی) به شکل SiO2 ، ترکیبات فلزی قلیایی و عناصر کمیاب دیگر است. این سیلیس از نوع معدنی آن خیلی فعّال تر است. نویسندگان این مقاله چنین خاصیتی را توضیح داده اند و برای تولید SiCl4 از SiO2 در پوسته برنج به ورش کلره کردن در پایین تر از 1000 درجه سانتی گراد در حال تحقیق بوده اند.

در گزارش های قبلی، نویسندگان نشان داده بودند که زغال پوسته برنج ( مخلوط SiO2 و C حاصل از تجزیه گرمایی سلولز در محیط گاز بی اثر) قابل کلره شدن است و بیش از 80 درصد SiO2 آن در درجه حرارت 900 درجه سانتی گراد به SiCl4 تبدیل می شود. جمع آوری پوسته برنج برای مصرف SiO2 آن ممکن است دشوار باشد. در حال حاضر 87 – 71 درصد وزنی ماده آلی مانند سلولز موجود در پوسته برنج در ممالک آسیای جنوب شرقی به صورت سوخت به کار می رود. مصرف خاکستر پوسته برنج، محصول جانبی احتراق پوسته برنج، بیش تر از پوسته امکان پذیر است.

این مطالعه تولید SiCl4 از راه کلره کردن خاکستر پوسته برنج را هدف قرار داده است. کلره کردن خاکستر پوسته برنج همراه با افزایش نمک های قلیایی و قلیایی خاکی که به آسانی اتصالSi – O  را پاره می کند و واکنش SiO2 خاکستر را با کلر تسریع می نماید، در این گزارش مورد نظر است.

2 – روش آزمایش

2- 1- نمونه

جدول 1 ترکیب SiO2 و K2O و غیره در سه نمونه خاکستر پوسته برنج مورد استفاده در این گزارش یعنی خاکستر- 1، خاکستر-2 و خاکستر– 3 را نشان می دهد. از میان آن ها خاکستر– 1 و 2 با کوره دوار بستر مذاب ( ساخت شرکت مهندسی هوکو) تهیه شد که اکنون در یک مرکز برنج برنج در هوکاتیدو در حال کارکردن است. برای تهیه خاکستر- از کوره ای استفاده شد که میزان تغذیه آن 80 کیلوگرم پوسته بر ساعت، درجه حرارت احتراق آن 80± 800 درجه سانتی گراد بود که چهار ساعت در این درجه حرارت نگهداشته می شد. برای تهیه خاکستر- 2 از کوره نوع WHB-450-M با سرعت تغذیه 450kg/h و درجه حرارت احتراقی 100±900 درجه سانتی گراد در مدت زمان 4 ساعت استفاده شد. با پر کردن لوله کوآرتزی به قطر داخلی 5.5 سانتی متر و بلندی 10 سانتی متر با 20 گرم پوسته برنج خشک شده و گرم کردن آن در 800 درجه سانتی گراد با سرعت جریان هوای 2 لیتر بر دقیقه، خاکستر-3 حاصل گردید.

برای تجزیه SiO2 خاکسترها و بقایای واکنش، نمونه ها تحت تأثیر اسیدنیتریک و اسید پرکلریک قرار گرفت و SiO2 نامحلول باقی ماند، که پس از صاف کردن، مواد روی صافی را سوزانده و رسوب SiO2 توزین گردید. محلول زیر صافی دارای Ca, Mg, K, Na, Li بود که اندازه گیری کمّی آن توسط دستگاه جذب اتمی مورد سنجش قرار گرفت. مقدار کربن نمونه ها با کاهش وزن سوزش آن در هوا اندازه گیری شد.

برای کلره کردن SiO2  (SiO2+ 2Cl2 → SiCl4 + 2CO) حضور کربن ضروری است. در این تحقیق کربن فعّال تجاری( اندازه سطح مخصوص 900 متر مربع بر گرم) به مقدار لازم به خاکستر برنج افزوده شد تا نسبت مولی SiO2 / C به 2.5 برسد.

برای مطالعه اثر افزایش نمک های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی برروی کلری کردن SiO2 ، دوازده نوع ماده شیمیایی نظیر K2CO3, KCl, KHSO4, NaCl, MgCl2  و      CaCl2 افزوده شدند تا کلره شدن نمونه های مخلوط خاکستر پوسته برنج – کربن انجام شود. نمونه ها توسط دستگاه بهمزن نوع ایشی کاوا به مدت یک ساعت مخلوط شدند و به مدت یک ساعت در 100 درجه سانتی گراد در خشکن خلاء قرار گرفتند. سنگ سیلیس( α – کوآرتز با 97.7 در صد SiO2 ) و ماده شیمیایی انیدرید سیلیسیلیک ( مقدار SiO2  برابر 99.999 درصد) به عنوان شاهد مورد آزمایش قرار گرفتند.

2-2- کلره کردن  

در این آزمایش کلره کردن، لوله کوآرتزی به قطر داخلی 30 میلی متر در یک کوره برقی افقی نصب گردید، محفظه احتراق آلومینیومی حاوی حدود یک گرم نمونه در وسط لوله قرار داده شد. سپس لوله کوآرتز تا فشار 0.1 میلی لیتر جیوه تخلیه گردید و آن گاه از گاز آرگون پرگردید و نمونه تا درجه حرارت مورد نظر با سرعت 26 درجه سانتی گراد بر دقیقه رسید و در این درجه حرارت به مدت 30 دقیقه نگه داشته شد و سپس گاز کلر وارد لوله گردید. زمان واکنش در این نقطه صفر و درجه حرارت آن 9± 900- 600 درجه سانتی گراد کنترل شد. سرعت جریان عبور Cl2 برابر 100 میلی لیتر بر دقیقه بود. پس از اتمام زمان انجام واکنش، گاز محیط با ارگون تعویض گردید و نمونه تا درجه حرارت اتاق سرد گردید، نمونه برای تعیین کاهش وزن با دقت توزین گردید. تبدیل SiO2 به SiCl4 از روی اختلاف مقدار SiO2 در نمونه های قبل و بعد از واکنش تعیین شد. اما مقدار SiCl4 تشکیل شده به صورت گاز خروجی واکنش دهنده برای مایع کردن و اندازه گیری وزن آن به داخل محفظه یخ خشک- متانول منهای 30 درجه سانتی گراد وارد شد. از تعیین مقادیر SiCl4 حاصل با استفاده از تجزیه SiO2 در نمونه های پیش و پس از واکنش معلوم شد که کاهش وزن SiO2 برابر با مقدار SiCl4 تشکیل شده می باشد، به این ترتیب تبدیل کامل SiO2 به SiCl4  مورد تأیید قرار گرفت.

3- تشریح

3 – 1– تغییر ترکیب و فعالیت کلره شده خاکستر پوسته برنج در درجه حرارت های احتراقی گوناگون

ترکیب خاکستر پوسته برنج در سطوح تولیدی گوناگون و به طور احتمالی با درجه حرارت های احتراقی مختلف، تا اندازه ای تفاوت پیدا می کند. مطابق جدول2، درجه حرارت های بالاتر منجر به تولید مقدار SiO2  بیش تر و Na, K, Mg  و Ca کم تری می گردد. در درجه حرارت احتراقی 600 و 700 درجه سانتی گراد میزان این تبدیل یکسان بود. درحالی که در بالاتراز 800 با افزایش دما این تبدیل کاهش می یافت. اندازه سطح مخصوص خاکستر پوسته ی برنج در طول تغییرات حرارت احتراقی، اغلب ثابت باقی ماند (44 متر مربع بر گرم)، و SiO2 در خاکسترها بی شکل بود. در مرحله ی گرم شدن از درجه حرارت محیط تا دمای مورد نظر(900 – 600 درجه سانتی گراد) از 200 درجه به بالا در اثر تجزیه گرمایی مواد مولکولی پایین(مواد قابل تبخیر) آزاد می گردند، و احتراق این ترکیبات تبخیری با افزایش درجه حرارت از 400 به 1000 درجه سانتی گراد به سرعت افزایش می یابد. در نتیجه در نتیجه احتراق پوسته برنج در بالاتر از 600 درجه سانتی گراد سطح مخصوص یکسانی را به وجود می آورد.

ادامه دارد...

 

اصلاح برنج به روش همجوشی یاخته های غیرجنسی - فردوس عادلی مسبب

ترجمه و تنظیم: فردوس عادلی مسبب

توجه: این مقاله در هیچ نشریه ای به چاپ نرسیده است. بنابراین، منبع آن همین وبلاگ می باشد و هنگام تکثیر و استفاده در فعالیت های آموزشی و تحقیقاتی باید رعایت شود.   

 اصلاح برنج به روش همجوشی یاخته های غیرجنسی

 

مینورو  نی ای زیکی

همجوشی یاخته های غیر جنسی در اصلاح نباتات نقش مهمی به عهده دارند. در روش های دورگ گیری سنتی، وارد کردن ژن های مفید به گیاهان اصولا با آمیزش جنسی انجام می شود. درحال حاضر، واردکردن ژن های مناسب با این روش، نیازمند وابستگی به گونه های خویشاوندی مانند انواع بین گونه ای، بین نسلی و بین تیره ای است. در بیش تر مواقع، امتزاج های جنسی غیر ممکن می باشد. به همین دلیل، همجوشی یاخته های غیر جنسی برای چیرگی بر محدودیت های دورگ گیری جنسی، ابزار کارآمدی شده است.

همجوشی یاخته های غیرجنسی به شکل یاخته ی کامل در گونه های گیاهی نا ممکن می باشد. زیرا یاخته های گیاهی دارای دیواره های سلولزی هستند که توسط ماده ای موسوم به پکتین به یک دیگر متصل شده اند. در اواسط دهه 1960 روش حذف دیواره سلولزی و پکتین با استفاده از آنزیم های پکتیناز و سلولاز ابداع گردید. بنابراین، جداکردن پروتوپلاست های زنده مورد نیاز برای انجام عمل همجوشی یاخته های غیرجنسی امکان پذیر گردید. در دهه 1970 روش های متعددی شامل روش های شیمیایی مانند: استفاده ازpH بالا، کلسیم زیاد، پلی اتیلن گلیکول، پلی ونیل الکل، دکستران و تیمار الکتریکی توسعه یافت. در سال های اخیر این روش ها توانایی های زیادی را در اصلاح نباتات و مطالعات ژنتیکی ایفا کرده اند.

 

همجوشی یاخته های غیرجنسی تیره ها وجنس های مختلف

 

همجوشی یاخته های برنج و سویا

 

            اولین مؤفقیت دورگ های غیرجنسی، در دورگ بین گونه ای توتون، توسط کالسن (1972) به اجرا در آمد. به دنبال این مؤفقیت تعداد زیادی از دورگ های غیرجنسی در تاتوره، توتون، گل اطلسی، بادمجان، کلم و غیره، گزارش شد.

در برنج (اوریزا ساتیوا)، جداکردن پروتوپلاست ها و کشت آن ها خیلی مشکل تر از توتون است. نی ای زیکی و کیتا در سال 1981 از همجوشی یاخته های غیرجنسی برنج و سویا اولین مؤفقیت را کسب کردند. آن ها بذور 20 رقم زراعی و چهار سویه برنج را در محیط غذایی موراشیج و اسکوک با دو میلی گرم برلیتر D-4, 2 (محیط غذایی 1- M ) کشت کردند. پس از یک ماه نگاهداری در شرایط تاریکی و   25 درجه سانتی گراد، از سپرچه، پینه هایی تشکیل شد. این پینه ها هر چهار هفته یکبار و اکشت و تکثیر می شدند. حدود     2-1 گرم از پینه های جدید برای جداکردن پروتوپلاست ها با 20 میلی لیتر محلول آنزیم محتوی 2% سلولاز، 0.4 % ماسروزیم، 1% پکتولیاز و 7/0 مولار مانیتول (5.8 pH ) مورد استفاده قرار گرفت. این محلول آنزیمی حاوی پینه ها در مدت 17-14 ساعت در تاریکی و 28 درجه سانتی گراد برروی تکان دهنده های برقی قرار گرفت. پس از حل شدن دیواره یاخته ای، با استفاده ازصافی چهارلایه و پس از میان گریزکردن با سرعت 80 گرم به مدت چهار دقیقه و چهار بار شستشو با مانیتول 0.7 مولار، پروتوپلاست ها استخراج شدند. میزان پروتوپلاست های تهیه شده به روشنی، به تفاوت های زادمونی (ارقام وسویه ها) که بافت پینه از آن ها به دست آمده، بستگی داشت. در صد پروتوپلاست های جداشده در اغلب ارقام وسویه ها کمتر از   20% بود. تنها دوسویه MS 58-A  (یک خط نرعقیم سیتوپلاسمی) و  58-A یک خط نرعقیمی معمولی نتایج رضایت بخشی به دست دادند و حدود 94% پروتوپلاست تولید نمودند. درحالی که اگر از یک محلول آنزیمی مناسب تری مانند 4% سلولاز، 1% ماسروزیم و 7/0 مولار مانیتول ( 5/8 pH ) به عنوان محلول جداسازی استفاده شود، برای جداکردن پروتوپلاست ها درمدت زمان یک ساعت نگاهداری کافی خواهد بود. تاکنون تقسیم یاخته ای و تشکیل پروتوپلاست های همجوشی یافته از دورگ های غیر جنسی در بعضی از آمیزش های گونه های گیاهی بین تیره ای مختلف، مانند سویا و توتون (کاتو، 1977)، سویا و تنباکو      (شین، 1982)،  توتون و گندم دوروم ( ایمامورا، 1981) تحقق یافته است.

 نی ای زیکی و کیتا ( 1981) تقسیم یاخته ای دورگ های غیر جنسی بین اوریزا ساتیوا و سویا را گزارش کردند. بعداٌ، نی ای زیکی و همکاران ( 1985) درباره القای پینه، انتخاب پینه دورگ های غیرجنسی و بعضی از نشانویژگی هایشان، گزار بیش تری ارائه دادند، که از پروتوپلاست های همجوشی یافته ی این آمیزش ها، حاصل شده بودند. همجوشی پروتوپلاست های برنج(58- A معمولی) و سویا با استفاده از محلول محتوی 50% وزنی پلی اتیلن گلیکول 1540، 10 میلی مولار کلرور کلسیم، 7/0 میلی مولار 4PO2KH و 0.1 مولار گلوکز، انجام شد. مخلوط پروتوپلاست های برنج و سویا به مدت 20-15 دقیقه در 25 درجه سانتی گراد در این محلول پلی اتیلن گلیکول نگاهداری گردید. سپس چهار بار با محلول محتوی 0.6 مولار مانیتول و 50 میلی مولار کلرور کلسیم شستو شد. آن هارا در محیط غذایی مایع P8  که توسط کاتو و میکائیلیان (1975) با تغییر 6 - بنزیل آمینوپورین (BA) به جای زآتین و حذف شیرنارگیل، کشت گردیدند. در محیط    1-M ، پینه های برنج 58-A معمولی با تشکیل رنگیزه های فلاونوئیدی قهوه ای همراه بود، که تحت کنترل ژن های هسته ای قرار داشت.اگرچه، رنگی شدن پینه ها ناپایداربود، گاهی اوقات در محیط غذایی 1-M به رنگ زرد متمایل به سفید در می آمد. پینه های مشتق از 58-A معمولی خیلی سخت بوده، اما قابل خرد شدن بودند. پینه های سویا معمولا زرد و خیلی نرم بودند. در محیط غذایی  1-M رنگ زرد پینه های یاخته های غیرجنسی به سبز تغییر می کرد. در این حالت که پروتوپلاست برنج دارای رنگیزه ی فلاونوئیدی و سیتوپلاسمی متراکم و پروتوپلاست سویا دارای سیتوپلاسم شفاف هستند، برای همجوشی پروتوپلاستی مورد استفاده قرارمی گیرند. این تفاوت بین سیتوپلاسم و الدین، معیار تشخیصی محصولات همجوشی پروتوپلاست های برنج و سویاست. هنگامی که پلی اتیلن گلیکول باشستشو خارج می شود، سیتوپلاسم پروتوپلاست های همجوشی یافته به تدریج باهم آمیخته می گردد. این یک روش کار بردی گسترده ای است که در آن دو نوع از پروتوپلاست ها همجوشی می یابند: اولی، پروتوپلاست های حاصل از میان برگ یکی از والدین، و دومی پروتوپلاست های غیر سبز مشتق از کشت بافت یا یاخته های یکی دیگر از والدین. همچنین در بسیاری از حالاتی که پینه های دورگ گونه های خویشاوندی دور تولید می شوند، شناسایی دورگ ها به طور مستقیم امکان پذیر می باشد، زیرا آن ها ازنظر ریخت شناختی از پینه های مادری خود متفاوت هستند. درحقیقت پینه های دورگ برنج و سویا بر اساس دو خصوصیت رخ مونی(فنوتیپی) می توانند انتخاب گردند: رنگیزه ی فلاونوئیدی ارغوانی متمایل به سیاه و نرمی پینه ها. در این انتخاب، چون پروتوپلاست های برنج در محیط غذایی تغییریافته ی P 8 قابل تقسیم نبودند، حذف می شوند. از این گذشته، پینه های انتخابی به دلیل مشاهده دانه های لیپیدی در یاخته های پینه برنج، می توانند از یاخته های دورگ ها تشخیص داده شوند. رنگیزه های ارغوانی متمایل به سیاه پینه های دورگ در واکشت ها به سرعت ناپدید می شوند و به رنگ قهوه ای یا زرد متمایل به قهوه ای تغییر می کنند. همچنین، پس از چندین بار واکشت پینه های دورگ، دانه های نشاسته به مدت طولانی در آن ها قابل مشاهده نیستند. بنابراین، تصورمی شد که کروموزوم های برنج از پینه های دورگ به سرعت حذف شده باشند. اما ازطریق مشاهدات میکروسکوپی، هیچ کدام از کروموزوم های برنج در پینه های دورگ قابل مشاهده نبود.

         در کوشش دیگری، برای کامل کردن تعداد کروموزوم ها یا قطعات کروموزومی کوچک والدین، با اشعه ایکس به پروتوپلاست های اولیه برنج یا سویا پرتوتابی شد و سپس با پروتوپلاست های اشعه ندیده همجوشی یافت. هنگامی که پروتوپلاست های سویا با دوز پایین اشعه ایکس یا KR 4 پرتوتابی شد، تشکیل کلنی ها کاملا متوقف گردید. تشکیل کلنی با دوز پایین اشعه ی ایکس مثلا دوز  KR 1 انجام می شود. از طرف دیگر، حتّی اگر پروتوپلاست های برنج با دوز بالای اشعه ی ایکس پرتوتابی شوند، کلنی ها با سرعت آهسته تشکیل می گردند. این نتایج به علت ناتوانی پروتوپلاست برنج در تشکیل کلنی در محیط غذایی تغییریافته P 8 بود، درحالی که پروتوپلاست های سویا در این محیط غذایی استعداد تشکیل کلنی ها را دارا بودند. براساس روش های پیشرفته اخیر در کشت پروتوپلاست ها و باززایی گیاه برنج، انتظار می رود سیبریدهایی حاصل گردند که کروموزوم های آن حذف شده باشند یا پس از پرتوتابی با اشعه ایکس فقط تعداد اندکی از آن ها باقی بمانند.

کائو (1977) مشاهده کرد، رفتار کروموزوم های سویا و توتون در دورگ های تعداد اندکی از یاخته های نسل اول هم زمان نیستند، ولی کروموزوم های توتون تمایل بیشتری به چسبیدن به هم دیگر و یا شکستن به قطعات کوچک را نشان می دهند، فقط تعداد کمی از کروموزوم های منفرد توتون قابل تشخیص هستند. علاوه براین، در بسیاری از حالت ها، کروموزوم های ناهنجار مانند:  پل های کروموزومی، کروموزوم های بی نهایت بلند، کروموزوم های حلقوی، قطعات کروموزومی و چند تراکمی مشاهده شدند. شش ماه پس از کشت، اغلب خط های دورگ، کروموزوم های توتون را کاملا ازدست دادند. شین و همکاران (1982) نیز از دست دادن کروموزوم های توتون در دورگ توتون با سویا را گزارش دادند. این ازدست رفتن کروموزوم در یاخته های دورگ ممکن است به موجب تراکم کروماتین نارس که عموما در همه ی یاخته های دورگ دیده می شوند، رخ داده باشد، نیاز به تأیید بیشتری دارد.

نوار آیزوزیمی پراکسیداز و استراز پینه های سویا و همه خط های پینه ی دورگ دارای الگوی نواربندی یکسانی هستند. این نتایج پیشنهاد می کند، کروموزوم های برنج از یاخته های پینه دورگ حذف شده اند و این دورگ پس از چندین واکشت فقط ژنوم هسته ای سویا را کسب کرده است. وتر  (1977)

آیزوزایم آسپاراتات آمینو ترانسفراز و الکل دهیدروژناز پینه های دورگ سویا در توتون را  که به مدت     8-2 ماه کشت شده بود، مورد بررسی قرار داد. این مطالعه وجود باندآیزوزایمی اختصاصی را برای توتون و سویا در همه ی خط های یاخته ای مرحله آغاز کشت یا به مدت 4-2 ماه پس از آن، تأییدکرد. به هرحال، نوارهای آنزیم اختصاصی توتون در بیشتر کشت های بعد از 8 ماه، بلندتر تشخیص داده نشدند. این با یافته های حذف کروموزومی که توسط کائو (1977) گزارش شده بود، مطابقت داشت. در این حالت، حذف کروموزوم های توتون، به شدت حذف کروموزوم های دورگ های برنج و سویا نبود.

همان طور که بیان گردید، پینه های برنج در محیط غذایی 1-M  ارغوانی متمایل به سیاه یا زرد متمایل به سفید می شوند، در حالی که پینه های سویا در این محیط غذایی به رنگ زرد یا سبز در می آیند. پینه های دورگ های غیر جنسی آن ها معمولا به رنگ قهوه ای یا زرد متمایل به قهوه ایست. با این حال، در حالت های متعددی، تفاوت هایی در پینه های سفید رنگ و سبزرنگ، در طول واکشت های متعدد این دورگ ها ملاحظه می شود. هنگامی که پینه های والدین، دورگ و تفرقه یافته به محیط غذایی 2-M با پایه ی  MS محتوی 4 میلیگرم بر لیترNAA  و 2.5 میلی گرم بر لیتر کینتین، انتقال داده شدند. پینه های دورگ سویا به رنگ زرد و سبز و پینه های سبز رنگ که از دورگ های تفرقه یافته بودند به رنگ های سبز یا سبز کم رنگ تغییر یافته و یا به طور کامل به رنگ سبز منشأ خود باقی ماندند. پینه های سفیدرنگ که از دورگ ها تفرقه یافتند به رنگ سبز تغییر نکردند، به طوری که تجزیه آیزوزیم و آزمایش کروموزومی نشان داد، پینه های سفید رنگ مربوط به ژنوم هسته ای سویا هستند. درکشت بلند مدت و بیش از یک ماه، این پینه های سفید تفرق یافته و بخش های سبز رنگی را به شکل موزائیکی ایجاد می نمایند. قسمت بزرگی از پروتیین جزء I  و پینه های موزائیکی سفیدمتمایل به سبز که از دورگ ها تفرقه یافته بودند به عنوان نشانگر DNA  ی کلروپلاست با استفاده از روش عمومی هیرایی (1982) تجزیه شدند. این نتایج نشان داد، پینه های سبز ژنوم کلروپلاست سویا را دارند. درحالی که پینه های موزائیکی ژنوم کلروپلاست هر دو نوع، برنج و سویا را شامل می گردند. با توجه به این، پینه های سفید مرکب از یاخته های دارای ژنوم های هسته ای سویا و DNA  کلروپلاست برنج و سویا هستند. در صورتی که پینه های سبز محتوی ژنوم های هسته ای سویا با DNA  کلروپلاست سویا می باشند. پس از 7- 4 واکشت پینه های موزائیکی سفید متمایل به سبز، قسمت پینه های سفید رنگ انتخاب شدند، که پینه های سفید رنگ پایدار بودند. این نشان می دهد، پینه های سفید انتخابی ژنوم هسته سویا همراه با DNA کلروپلاست برنج است.

لازم به توضیح است، گیاهان باززایی شده نه از پینه های دورگ و نه از پینه های تفرقه یافته ی سبز و سفید بودند. این پیامد ممکن است بر این واقعیت استوارباشد که روش های در خور توجه ای برای باززایی گیاه از پروتوپلاست سویا وجود ندارد. نی ای زیکی و ساتو (1989) از پینه های دورگ برنج و علف هرزی به نام بند واش گیاهانی را به دست آوردند که دارای بس توانی (totipotency) بالایی بودند. در این حالت نیز مانند گذشته در ضمن واکشت های پینه ی دورگ، کروموزوم های برنج ناپدید شدند.

 (2) همجوشی یاخته ای برنج و سوروف (oryzicola Echinochloa)    

فعالیت های مؤفقیت آمیزی در تشکیل پینه های دورگ و جنین گونه های گندمیان مانند دورگ های بین نیشکر و ارزن، ارزن و علف گینه ای به اجرا در آمده است. کیوزوکا  و همکاران (1986) و ترادا ( 1987) همجوشی یاخته ای نسل های مختلف برنج و سوروف را مورد آزمایش قراردادند. برنج و سوروف به ترتیب از دسته گیاهانC3  و C4 هستند. همجوشی یاخته ای به روش پلی اتیلن گلیکول – دی متیل سولفوکساید ( 30 % پلی اتیلن گلیکول، 10% دی متیل سولفوکساید ) یا به روش الکتریکی انجام شد. برای کشت پروتوپلاست های همجوشی یافته از روش کشت یاخته های پرستار و بسته های آگارزی استفاده گردید. تقسیم پروتوپلاست های برنج به وسیله ی محلول 25 میلی مولار، ید و استامید (IOA) در 4 درجه سانتی گراد پس از مدت 15 دقیقه غیر فعال شد. پروتوپلاست oryzicolaEchinochloa در این بررسی در محیط غذایی که مورد استفاده قرارگرفت، نتوانست خوب تقسیم شود. بنابراین، فقط یاخته های دورگ می توانستند تقسیم شده و پینه هارا تولید کنند. امتزاج پینه ها از طریق تجزیه دو آیزوزیم لئوسین آمینو پپتیداز (LAP) و استراز به سادگی قابل اثبات است. برای باززایی گیاهی از پینه های دورگ، 3 نوع محیط غذایی کشت آزمایش شد: محیط غذایی پایه  N6، (الف) بدون تنظیم کننده رشد، (ب) با دو میلی گرم برلیتر کینتین و BAP و زآتین، (ج) با 5 میلی گرم بر لیتر IAA و NAA و کینتین. در نتیجه از 166 پینه در محیط های غذایی الف وب، تعداد 22 جوانه نابجا و از 159 پینه در محیط غذایی ج، نیز تعداد 22 جوانه نابجا حاصل گردید. جوانه های نابجایی که به دست آمدند از نظر ریخت شناختی با برنج فرق داشتند و اندام های کرک دار و رنگیزه های قرمز رنگی تولید کردند. اغلب آن ها پس از 2-1 هفته از بین رفتند. تعدادی از جوانه های حاصل از محیط غذایی ج، ریشه تولید کردند و به  گیاهچه تکامل یافتند، ولی آن ها نیز سپس از بین رفتند. تعداد کروموزوم های برنج و سوروف به ترتیب 24 و 36 عدد است. با این حال، تعداد کروموزوم های پینه های دورگ60 ، 84 ، 90 و 120 را نشان داد. این رفتار ممکن است به دلیل همجوشی پروتوپلاست های برنج و سوروف به ترتیب به نسبت های 1 +1، 2+1، 1+2 و 2+2 باشد. گیاهچه های ناهنجار کروموزومی نیز حاصل شدند. به کمک تجزیه آیزوزیم استراز ثابت شد که این گیاهچه ها از نوع دورگ های غیر جنسی هستند. توقف نمو پس از تشکیل گیاهچه می تواند به دلیل عدم توازن ژنتیکی ژنوم های هسته در هر دوگونه باشد. تصور می شود، این عدم توازن با عمل همجوشی برگشتی برنج بر دورگ ها بتواند رفع شود (شیماموتو، 1987). با این حال، این نتایج هنوز به اثبات نرسیده است.

 

 

 

 

 

 

2- همجوشی یاخته های غیر جنسی بین گونه ای و درون گونه ای

 

(1) همجوشی یاخته ای گونه های برنج و حشی و زراعی 

به منظور وارد کردن ژن های مهمی مانند ژن های مقاوم به آفات و ویروس ها، هایاشی (1987) آزمایش همجوشی یاخته ای بین گونه های برنج زراعی و وحشی را انجام داد. در این مطالعه از سه رقم زراعی نیپون بار، آاوریزورا و تسوکینوهیکاری و گونه وحشی اوریزا آفیسینالیس، اوریزه ایشین گیری، اوریزا براکیانتا و اوریزا پریری استفاده شد. پروتوپلاست ها از کشت تعلیقی (سوسپانسیون) یاخته گونه های برنج وحشی به دست آمدند که یدوآستامید به آن ها اضافه شد و سپس به روش الکتریکی با برنج همجوشی یافتند. توانایی دورگ گیری برج زراعی با اوریزا آفیسینالیس به وسیله تجزیه یک آیزوزیم LAP و برنج زراعی با اوریزا ایشین گری، اوریزا ابراچین تا، یا اوریزا پریری به وسیله تجزیه یک آیزوزیم استراز ثابت شدند. شاخه ها و ریشه ها از پینه های هریک از دورگ ها در محیط غذایی مصنوعی تکثیر و باززایی شدند و از رؤیان های نابجا تعدادی گیاهچه نموّ یافتند.

(2) همجوشی یاخته های برنج زراعی

            لی و همکاران در سال 1987 گیاهان دورگ غیر جنسی داخل گونه ای ارقام زراعی ساسانیشی کی و هاناهیکاری را با استفاده از محیط غذایی محتوی 5 – متیل تریپتوفان به دست آوردند. رقم زراعی ساسانیشی کی نسبت به 5 – متیل تریپتوفان مقاوم بود، اما بس توانی باززایی آن متوقف گردید. از طرف دیگر، هاناهیکاری نسبت به آن حساس بود، اما دارای توانایی بازایی بود. بنابراین، تنها گیاهان دورگ برای نشانویژه گی های کاملشان انتخاب شدند. همچنین آن ها به روش همجوشی یاخته ای غیرجنسی رقم زراعی قدکوتاه موراساکی دیکوکو، با رنگیزه ارغوانی و یک رقم زراعی معمولی یاماهوشی بدون رنگیزه ارغوانی، در تولید سویه غیرقدکوتاه و ارغوانی کم رنگ، مؤفقیت هایی کسب کردند. احتمال نمی رود، همجوشی یاخته ای غیرجنسی داخل گونه ای مناسب تر از زادگیری تلاقی دهی باشد. اگرچه، از طریق همجوشی های یاخته ای می توان سیتوپلاسم های دورگ تولید کرد و در زادگیری گیاهی از آن به طور سودمندی استفاده کرد. در حقیقت، DNA  میتوکندری نرعقیمی را از راه همجوشی یاخته های غیر جنسی به طور مؤفقیت آمیزی به پروره ها انتقال می دهد. در این حالت، پروتوپلاست های  دریافت کننده یک پروره ی معمولی که تحت تأثیر IOA قرارگرفته اند، با پروتوپلاست حاصل از یک پروره نر عقیم سیتوپلاسمی همجوشی یافت، در نتیجه با اشعه ایکس یا گاما ژنوم هسته ای حذف گردید. بنابراین، ژن نرعقیمی سیتوپلاسمی به داخل پروره ی معمولی وارد می گردد (یانگ 1988 ، 1989 و آکاگی 1989 ). این روش مدت زمان طولانی در همراه با تلاقی گیری سنتی به کار می رفت.

 

3 – پیدایش رخ مونی در دورگ های غیرجنسی با فاصله نَسَبی دور

نی ای زیکی (1986 ،1985 ) برای پینه های دورگ غیرجنسی برنج و سویا با استفاده از استرپتومایسین گزارشی ارائه کرد. مدت چهار ماه پس از القای پینه های دورگ غیرجنسی اولیه، پینه های والدی، پینه های دورگ و پینه های سفید و سبز، که از پینه های دورگ تفرقه داشتند. به قطعات 30 – 20 میلی گرمی بریده شده و در محیط غذایی  MS محتوی 0 ، 125 ، 250 ، 500 ، 750 ، 1000 میلی گرم بر لیتر استروپتومایسین کشت گردیدند. هرکدام از این محیط های غذایی محتوی 2 میلی گرم 2,4-D نیز بودند. این آزمایش تحت شرایط روشنایی (3000 لوکس) و تاریکی در 25 درجه سانتی گراد انجام شد. شاخص رشد بر اساس مقدار وزن پینه تازه در محیط محتوی استرپتومایسین تقسیم بر وزن پینه تازه در محیط غذایی فاقد استرپتومایسین 11 هفته پس از کشت پینه انجام شد. نتایج نشان داد، همه پینه های دورگ های ناجور پیوند از نظر کلروپلاست هردو والد نسبت به شرایط روشنایی و تاریکی خیلی حساس می باشند. از طرف دیگر، پینه های والد و پینه های سبز و سفید با ژنوم کلروپلاست خارجی در مقایسه با پینه های دورگ ناجورپیوند در شرایط نوری نسبت به استرپتومایسین مقاوم است. به هرحال، پینه های والدین در شرایط تاریکی دارای حساسیت دورگ ها بودند. پینه های سبز و سفید نسبت به شرایط تاریکی حساسیت کم تری در مقایسه با پینه های دورگ والدین نشان دادند. با استفاده از این نتایج، می توان تصّور کرد: اختلاف در حساسیت به استرپتومایسین بین پینه های والدین و پینه های با ژنوم کلروپلاست خارجی تحت شرایط نور و تاریکی، به دلیل این که پاسخ پینه ها به استرپتومایسین احتمالا به ژنوم کلروپلاست بستگی دارد، برای انجام وظایفش نیازمند نور است. از این گذشته، کشف مقاومت به استرپتومایسین در پینه های حاصل از ژنوم کلروپلاست خارجی نشان می دهد، ژنوم کلروپلاست می تواند دارای مقاومت یا حساسیت در مقابل استپتومایسین باشد. این داده ها از نتایج آزمایش های انجام شده توسط منگ زل (1981)، مدگیزی (1980) برروی جهش یافته های کلروپست SR-1  به منظور تعیین مقاومت به استرپتومایسین در توتون به دست آمده است، در حالت ناجورتلاقی پینه ها، مقاومت به استرپتوماسین یک خصوصیت غالب و کلروپلاست آن مقاوم و حساس است.

                پس از یک سال، توانایی رشد قطعات کوچک شده (30 – 20 میلی گرمی ) پینه های دورگ که به طریق واکشت نگاهداری شده بودند، در محیط غذایی محتوی 500 میلی گرم برلیتر استرپتومایسین در شرایط نوری آزمایش شد. نتایج به روشنی نشان داد، تعداد پینه های مقاوم استرپتومایسین در مقایسه با تعداد پینه های واکشت شده در مدت 4 ماه افزایش می یابد. رنگ پینه های مقاوم به استرپتومایسین معمولا سبز یا سفید بود. این یافته ها نشان دادند، گونه خارجی ژنوم کلروپلاست وجود داشته و تعداد اجرا یا یاخته های پینه دارای یکی از ژنوم های کلروپلاست والد افزایش یافته است. بنابر این، تعداد زیادی از یاخته ها یا اجزاء صفت مقاومت به استرپتومایسین را اخذ کرده است. این رویداد که در DNA کلروپلاست دیده می شود، دلیل بر امکان دورگ شدن اندامک هسته – سیتوپلاسمی در گونه های وابسته دور و ایجاد خصوصیات جدید است. 

refrence:

Takane Matsuo (1997) Science Of The Rice Plant, volume three, food and agriculture policy research center – TokyoJAPAN.                

 

                   

بررسي وضعيت باروري و پراكندگي آلل‌هاي تيپ‌ آميزشي

نویسنده: صديقه موسي‌نژاد

بررسي وضعيت باروري و پراكندگي آلل‌هاي تيپ‌ آميزشي

قارچ عامل بلاست برنج، Magnaporthe grisea  در استان گيلان

چكيده

          يكصد و پنجاه و هشت جدايه از قارچ Magnaporthe grisea شامل 94 جدايه از نمونه‌هاي بلاست برگ يا گردن خوشه برنج جمع‌آوري شده از مناطق مختلف استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي به منظور بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي مورد مطالعه قرار گرفتند.  در اين مطالعه، از چهار جدايه مرجع هرمافروديت به نام‌هاي KA3 و TH12 (نماينده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-1 ) و KA9 و TH16    ( نماينده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-2 ) استفاده گرديد.  نتايج حاصل از تلاقي جدايه‌هاي مورد مطالعه با جدايه‌هاي مرجع روي محيط غذايي آرد برنج- آگار نشان داد كه 76/62 درصد از جدايه‌هاي نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و 81/32 درصد از جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي، بارور و بقيه جدايه‌ها نابارور بودند.  تمامي جدايه‌هاي بارور، از نوع نر‌بارور و تنها از تيپ آميزشي Mat1-1 بودند.

بيماري بلاست برنج يكي از مهمترين و شايعترين بيماري هاي قارچي برنج در بيشتر مناطق برنج‌كاري دنيا مي‌باشد كه تحت شرايط مساعد محيطي و درارقام حساس موجب
خسارت شديد مي‌گردد(Zeigler, 1998)
.  اگرچه تاكنون قارچكش‌هاي مؤثري براي كنترل اين بيماري معرفي‌شده است اما همانند اغلب بيماري هاي گياهي ديگر، استفاده از ارقام مقاوم براي كنترل آن بيشتر از ساير روش‌ها مورد توجه قرار گرفته است(Zeigle,1998).

          تحقيـــقات نشان داده‌ است كه قارچ عامل بلاست برنج،
 
Magnaporthe grisea (Hebert) Barr  با آنا‌مورف  Pyricularia grisea (Cooke) Sacc. از نظر ژنتيكي تغييرپذير بوده و با توليد نژاد‌هاي بيماريزاي جديد قادر است بر مقاومت ميزبان غلبه نمايد و طي چند سال بعد از بوجود آمدن رقم مقاوم باعث شكسته‌شدن مقاومت آن گردد. تغييرات ژنتيكي و ظهور نژاد‌هاي جديد قارچ به علت بروز جهش‌ها و نوتركيبي‌هاي ژنتيكي اتفاق مي‌افتد.  سازگاري جنسي و نوتركيبي حاصل از آن در جمعيت قارچ مكانيزم‌هايي را براي ايجاد تنوع ژنتيكي از طريق ميوز فراهـم مي‌كند و موجب توليد ژنوتيپ‌هاي جديد مي‌گردد(Zeigler, 1998). ازعلف
پنجه‌كلاغ
 (Digitaria sanguinalis (L.) Scopoli)
از كاروليناي شمالي مرحله كامل قارچ را در محيط كشت مصنوعي شناسايي نمود.  قارچ عامل بيماري بلاست برنج از نظر ژنتيكي يك آسكوميست هرمافروديت و هتروتال مي‌باشد كه در مرحله جنسي خود توليد پريتسيوم مي‌كند.  باروري در جدايه‌هاي مزرعه‌ايM. grisea  
دامنه‌اي از عقيمي كامل، نرباروري تا باروري كامل دارد
 (Valent et al.,  1986)
.  از دست‌ دادن صفت ماده‌باروري يا ماده و نرباروري قارچ در طبيعت طي تغيير و تحولات ناشي از پديده تكامل صورت مي‌گيرد(Zeigler, 1998)
.  تيپ آميزشي
در
M. grisea به وسيله يك ژن‌جايگاه منفرد به نام Mat1 با دو آلل به نام‌هاي Mat1-1 و Mat1-2 بر اساس نامگذاري ژنتيكي يودر و همكاران [(Yoder et al.,  1986) كنترل مي‌شود و توليد‌مثل جنسي تنها با وجود افرادي از دو تيپ آميزشي مخالف امكان‌پذير است .

 جدايه‌هاي برنج نسبت به جدايه‌هاي ساير گندميان ميزبان مانند جدايه‌هاي
 ارزن پنجه‌اي(Eleusine coracana)
، علف غاز(Eleusine indica)
، علف عشق
(Eragrostis curvula)
وسوازي (Brachiaria mutica) باروري خيلي پائين‌تري دارند و حتي با وجود هر دو تيپ آميزشي در يك منطقه جغرافيايي تلاقي‌هاي كمي بين جدايه‌هاي برنج امكان‌پذير است، زيرا اكثر جدايه‌هاي برنج نربارور هستند، در صورتي كه جدايه‌هاي ميزبان‌هاي غير‌برنج اغلب هرمافروديت هستند و در صورت وجود هر دو تيپ آميزشي در جمعيت آنها، توليد‌مثل جنسي امكان‌پذير است.

          اين تحقيق اولين مطالعه در ارتباط با تشكيل فرم جنسي قارچ عامل بلاست برنج و تعيين تيپ آميزشي جدايه‌هاي آن در ايران مي‌باشد، اما مطالعات متعددي در اين رابطه دركشور‌هايي
نظير ژاپن(Kato et al., 1976; Ueyama et al., 1977; Yaegashi, 1977; Itoi et al., 1983)
، هند
(Kumar and Zeigler, 1995; Viji and Gnanamanickam, 1998; Kumar et al., 1999;
  Dayakar et al., 2000)
، چين
(Hayashi et al., 1997) ، تايلند(Mekwatanakarn et al., 1999) و ديگر كشور‌هاي جهان (Kato and Yamaguchi, 1982; Yaegashi and Yamada , 1986; Notteghem and Silue, 1992; Kato et al., 2000) انجام شده است.

          اهميت بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي قارچ عامل بلاست اين است كه نتايج حاصل از آن مي‌تواند امكان وقوع توليد‌مثل جنسي قارچ و در نتيجه امكان بروز تغييرات ژنتيكي ناشي از آن را در منطقه مشخص سازد.  در صورتي كه قارچ عامل بيماري به واسطه توانايي توليد‌مثل جنسي از پتانسيل تغييرپذيري ژنتيكي بالايي برخوردار باشد، امكان ظهور نژادهاي بيماريزاي جديد نيز در منطقه زياد خواهد بود كه بايستي در برنامه‌هاي اصلاحي براي معرفي ارقام مقاوم برنج به بلاست مورد توجه قرار گيرد.

روش بررسي

 1- آماده‌سازي جدايه‌هاي قارچ Magnaporthe grisea

 1-1-  نمونه‌برداري

نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه آلوده به بيماري بلاست در فاصله سالهاي 1378 تا 1380 از شاليزارهاي برنج استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور در رشت جمع‌آوري شدند.  علت نمونه‌برداري از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج اين است كه با توجه به اجراي طرحهاي تحقيقاتي مختلف در سطح اين مزرعه و نياز آن طرحها، ارقام برنج متفاوت شامل ارقام بومي، اصلاح‌شده و بين‌المللي هرساله در اين مزرعه كشت مي‌شوند و لذا مي‌توان اين مزرعه را به عنوان يك نقطه داغ (hot spot) براي بيماري بلاست در نظر گرفت.  لازم به ذكر است كه مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج تقريباً در نقطه‌اي جدا از ساير شاليزارهاي استان و با فاصله مناسب از آنها (چندين كيلومتر) قرار گرفته است و انتظار مي‌رود كه جمعيت عامل بلاست موجود در مزرعه از ويژگي‌هاي خاص و تنوع ژنتيكي بالاتري برخوردار باشد.  نمونه‌برداري از شاليزارهاي سطح استان گيلان به صورت پراكنده از مزارع و ارقام مختلف موجود در منطقه انجام شد.  نمونه‌برداري از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج به صورت جداگانه براي هر رقم صورت گرفت.  بدين منظور سطح كشت هر رقم به رديف‌هايي با فاصله پنج متر تقسيم و روي هر رديف در نقاطي به فاصله 10 متر از يكديگر نمونه‌برداري انجام شد.  در نقطه نمونه‌برداري در حدود 20 نمونه برگ يا گردن خوشه آلوده
(با توجه به زمان نمونه‌برداري) برداشته شد.  نمونه‌برداري در مرحله بلاست برگ از اواخر خرداد هر سال با پيدايش لكه‌هاي بيماري روي برگهاي ارقام حساس شروع گرديد و تا اوايل تير ادامه داشت.  نمونه‌برداري در مرحله بلاست گردن خوشه از اوايل مرداد شروع و تا پايان فصل برداشت ادامه پيدا كرد.  نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه از محل لكه‌ها، به صورت قطعات دو تا سه سانتي‌متري برش داده شدند و درون پاكتهاي كاغذي كوچك قرار گرفتند.  اين پاكتها به مدت چند روز در شرايط دماي آزمايشگاه قرار گرفتند تا نمونه‌هاي داخل آنها خشك گردند و سپس تا مرحله جدا‌سازي قارچ در دماي
Cْ20- درون فريزر نگهداري شدند.  نمونه‌هاي مربوط به هر نقطه نمونه‌برداري درون يك پاكت جداگانه قرار گرفتند.

1-2- جداسازي، خالص‌سازي و نگهداري جدايه‌ها

          براي جدا‌سازي و خالص‌سازي قارچ، نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه آلوده به تدريج از فريزر خارج و بعد از ضد‌عفوني سطحي با محلول 30 درصد هيپوكلريت سديم، درون ظروف پتري سترون و روي كاغذ صافي سترون و مرطوب (در شرايط دماي آزمايشگاه) قرار گرفتند تا قارچ عامل بيماري در محل لكه‌ها اسپورزايي كند. آنگاه سوسپانسيون رقيقي از اسپور‌ها در آب مقطر سترون تهيه شد و روي محيط كشت آب-آگار 5/2 در صد پخش گرديد.  بعد از 24 ساعت تك اسپور‌هاي جوانه‌زده روي محيط آب-آگار به كمك ميكروسكوپ انتخاب و به محيط غذايي
 (Potato Dextrose Agar) PDA
منتقل گرديدند.  به اين ترتيب كشت تك اسپور و خالص جدايه‌ها بدست آمد كه روي كاغذ صافي سترون و درون ميكروتيوبهاي دو ميلي‌ليتري پلاستيكي يا درون ظروف شيشه‌اي پني‌سيلين در فريزر (دماي  Cْ20-) نگهداري شدند.  در مجموع 94 جدايه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از مزارع سطح استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي جمع‌‌‌‌آوري شده از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج خالص‌سازي و نگهداري گرديدند.

  2 -  بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي

به منظور بررسي وضعيت باروري و تعيين تيپ آميزشي جدايه‌هاي M. grisea، از محيط غذايي آرد برنج-آگار (Notteghem and Silue, 1992) و جدايه‌هاي مرجع هرمافروديت شامل KA3  و TH12  ( نمــاينده‌هاي تيپ آميــزشي Mat1-1  ) و KA9  و TH16  (نماينــده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-2 ) استفــاده گرديد.  جدايـــه‌هاي مرجع از پروفـسور J.L. Notteghem   از كشور فرانسه دريافت شدند.  مشخصات اين جدايه‌ها در جدول 1 آمده است.

          به منظور تهيه محيط آرد برنج آگار(Rice FlourAgar) ، جوشانده 30 گرم كاه خشك برنج (به مدت 20 دقيقه) با افزودن آب دوبار تقطير به يك ليتر رسانده شد و سپس 14 گرم آرد برنج، 5/2 گرم عصاره مخمر و 17 گرم آگار به آن اضافه گرديد.  هر جدايه M. grisea درون تشتك‌هاي پتري هشت سانتي‌متري حاوي محيط RFA بين دو جدايه مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف ( با فاصله حدود دو سانتي‌متر) كشت گرديد.  جدايه‌هاي مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف نيز در كنار يكديگر به عنوان شاهد كشت شدند.  تمامي كشت‌ها در هر زمان با سه تكرار انجام شدند و آزمايش نيز دو بار تكرار گرديد.  كشت‌ها به مدت سه تا پنج روز در دماي   Cْ 28 و در تاريكي قرار گرفتند.  بعد از تماس ميسليوم‌هاي جدايه مرجع و جدايه مورد مطالعه، كشت‌ها در دماي
 C ْ 21 درجه سانتي‌گراد و زير نور فلورسنت قرار گرفتند.  پانزده روز تا دو ماه  بعد از كشت، تشكيل پريتسيوم‌ها مورد مطالعه قرار گرفت.

جدول1- مشخصات جدايه‌هاي مرجع Magnaporthe grisea كه براي تعيين وضعيت باروري و تيپ‌ آميزشي جدايه‌هاي اين قارچ از استان گيلان مورد استفاده قرار گرفتند.

Source

Mating type

Host       

Location

Reference isolate code

Notteghem

1-1     

Eleusine  coracana

Uganda

KA3 (OG2, UG77-15-1-1)

Notteghem

1-2    

Eleusine  coracana

Uganda

KA9 (OG5, UG77-14-1-1)

Notteghem

1-1    

Hordeum sp.

Thailand

TH12

Notteghem

1-2   

Hordeum sp.

Thailand

TH16

 

نتيجه

          با توجه به اينكه جدايه‌هاي مرجع، هرمافروديت بودند، نواري از پريتسيوم‌ها بعد از دو تا سه هفته ( از زمان قرار گرفتن در دماي  Cْ 21 و زير نور فلورسنت) در دو طرف محل تماس دو جدايه مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف توليد گرديد.  تمامي جدايه‌هاي مرجع از توانايي توليد پريتسيوم بالايي برخوردار بودند و تعداد زيادي از پريتسيوم‌ها را در محل تماس با جدايه مرجع ديگر از تيپ آميزشي مخالف توليد كردند.  فنوتيپ پريتسيوم‌هاي توليد شده بسته به جدايه مرجع متفاوت بود.  جدايه‌هاي مرجع KA3 و KA9 در سمت خود توليد پريتسيوم‌هايي كردند كه داراي گردن‌هايي كوتاه، ضخيم و تيره بودند. اين پريتسيوم‌ها بسيار نزديك به يكديگر توليد شدند، لذا باندي از پريتسيوم را كه بسيار متراكم ولي از پهناي كمي برخوردار بود توليد كردند.  جدايه‌هاي مرجع TH12 و TH16 توليد باندي از پريتسيوم كردند كه از پهناي بيشتر و تراكم كمتري نسبت به جدايه‌هاي KA3 و KA9 برخوردار بودند.  پريتسيوم‌هاي توليد شده توسط اين جدايه‌ها داراي گردن‌هايي بلند، باريك و به رنگ روشن بودند و با فاصله اندكي از يكديگر روي محيط كشت توليد شدند.  تشكيل پريتسيوم در محل تماس 59 جدايه از 94 جدايه نقاط مختلف استان گيلان و 21 جدايه از 64 جدايه مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج با جدايه‌هاي مرجع بعد از سپري شدن چهار تا پنج هفته ( از زمان قرار گرفتن در دماي  Cْ 21 و زير نور فلورسنت) مشاهده گرديد (جدول‌ 2).  پريتسيوم‌ها در تمام تلاقي‌هاي بارور، در سمت جدايه مرجع (KA9 ياTH16 ) توليد شدند و هيچ‌گونه پريتسيومي در سمت جدايه مورد مطالعه در اين تلاقي‌ها توليد نشد.  بنابراين تمامي جدايه‌هاي بارور از تيپ آميـــزشي Mat1-1 و نربارور بودند.  هيچ‌گونه پريتسيومي در محل تماس جدايه‌هاي مورد مطالعه با جدايه‌هاي مرجع KA3 يا TH12 توليد نگرديد.

جدول 2- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe grisea از نقاط مختلف استان گيلان و مزرعه آزمايشي.

 

رديف

No.

 

  محل جمع‌آوري

Site of collection

تعداد جدايه

Number of isolates

 

Mat1-1(%)

 

Mat1-2(%)

 

نابارور

Sterile(%)

 1

نقاط مختلف استان گيلان

Different sites of Guilan

94

62.76

-

37.23

2

مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور

Rice Research Institute test field

64

32.81

-

67.18

3

مجموع جدايه‌ها

Total

158

50.63

-

49.36

 

جدول‌هاي 3 و 4 به ترتيب وضعيت باروري جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج را به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است نشان مي‌دهند.  با توجه به جدول 3 مشاهده مي‌شود جدايه‌هايي كه از ارقامي نظير بينام، طارم مولايي و دم‌سياه جدا شده‌اند از درصد باروري بالاتري نسبت به جدايه‌هاي رقمي نظير هاشمي برخوردار هستند، اما چنين تفاوتي در جدول 4 مشاهده نمي‌شود.  وضعيت باروري جدايه‌هاي M. grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخش محل نمونه‌برداري نيز در جدول 5 نشان‌ داده شده است.  تنها نكته مورد توجه در اين جدول درصد باروري بالاتر در جمعيت‌هاي
M. grisea از شهرستانهاي شفت و صومعه‌سرا مي‌باشد.

          تعداد پريتسيومي كه در محل تماس جدايه مورد مطالعه و جدايه مرجع KA9 يا TH16 و در سمت جدايه مرجع توليد شد براي جدايه‌هاي مختلف متفاوت بود.  در مورد بعضي از جدايه‌ها نواري مشخص از پريتسيوم‌ها در سمت جدايه مرجع توليد مي‌گرديد و  براي بعضي از آنها تعداد پريتسيوم‌ها از چند عدد تجاوز نمي‌كرد.  فنوتيپ پريتسيوم‌هاي توليد شده نيز بستگي به جدايه مرجع داشت.  از تعدادي از تلاقي‌هاي انجام‌شده پريتسيوم‌هايي انتخاب گرديد.  اين پريتسيوم‌ها به كمك سوزن از روي محيط برداشته شدند، روي لام ميكروسكوپ قرار گرفتند و به كمك سوزن پاره شدند تا آسك‌ها و آسكوسپورها آزاد گردند.  از آنجايي كه M. grisea  توليد پريتسيوم‌هايي مي‌كند كه حاوي آسك‌هايي با ديواره ناپايدار مي‌باشند،  امكان مشاهده آسك‌هاي كامل و دست‌نخورده وجود نداشت تنها گاهي بقايايي از آسك‌ها بعد از باز شدن پريتسيوم روي لام مشاهده گرديد.  آسكوسپورها اغلب چهار‌سلولي بودند كه دو سلول وسطي آنها تيره و دو سلول انتهايي روشن بود(شكل7 ).  آسكوسپور‌هايي با تعداد سلولهاي كمتر يا بيشتر نيز مشاهده شدند.  اغلب سلولهايي متورم يا تحليل‌رفته در آسكوسپورها مشاهده گرديد.

 جدول 3- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از نمونه‌هاي نقاط ‌‌‌‌‌مختف استان گيلان به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

 

 رديف

 

     نوع رقم

 

تعداد جدايه

 

MAT1-1

 

 

MAT1-2

 

نابارور

 1

بينام(Binam)

33

23

-

10

2

طارم‌مولايي((Tarom-Molai

5

4

-

1

3

هاشمي(Hashemi)

15

6

-

9

4

خزر(Khazar)

2

1

-

1

5

حسني(Hasani)

1

0

-

1

6

حسن‌سرايي(Hasan-Sarai)

4

3

-

1

7

علي‌كاظمي(Ali-Kazemi)

2

1

-

1

8

دم‌سياه(Domsiah)

9

9

-

0

9

دم‌سرخ(Domsorkh)

2

1

-

1

10

دم‌زرد(Domzard)

4

3

-

1

11

نامشخص(Unknown)

17

8

-

9

 

جدول 4- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

 

رديف

 

       نوع رقم

 

 

تعداد جدايه

 

MAT1-1

 

MAT1-2

 

نابارور

(Sterile)

 1

بينام(Binam)

21

6

-

15

2

طارم‌مولايي((Tarom-Molai

15

6

-

9

3

هاشمي(Hashemi)

10

4

-

6

4

خزر(Khazar)

13

5

-

8

5

حسني(Hasani)

4

0

-

4

6

حسن‌سرايي(Hasan-Sarai)

1

0

-

1

جدول 5- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخشي كه نمونه برداري از آن انجام شده است..

 

رديف

(No.)

 

محل نمونه‌برداري

(Site of collection)

 

تعداد جدايه

(Number of isolates)

 

MAT1-1

 

MAT1-2

 

نابارور

(Sterile)

1

شفت(Shaft)

9

7

-

2

2

فومن(Phoman)

8

5

-

3

3

آستانه(Astaneh)

4

3

-

1

4

ماسال(Masal)

4

3

-

1

5

لشت‌نشاء(Lashteneshah)

8

4

-

4

6

سياهكل(Siahkal)

3

2

-

1

7

رشت(Rasht)

11

6

-

5

8

خشكبيجار(Khoshkebijar)

2

0

-

2

9

صومعه‌سرا(Somehsara)

17

14

-

3

10

رستم‌آباد(Rostamabad)

1

0

-

1

11

سنگر(Sangar)

1

1

-

0

12

كوچصفهان(Kouchesfahan)

11

6

-

5

13

تالش(Talesh)

1

0

-

1

14

انزلي(Anzali)

5

2

-

3

15

رضوانشهر(Rezvanshahr)

2

2

-

0

16

لنگرود(Langeroud)

2

1

-

1

17

آستارا(Astara)

1

0

-

1

18

خمام(Khomam)

1

1

-

0

19

زيباكنار(Zibakenar)

3

2

-

1

20

مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج

(Test field of Rice Research Institute)

64

21

-

43

بحث

تحقيقات زيادي كه به منظور تعيين وضـــعيت باروري و پراكندگي تيپ‌هاي آميــزشي
 
M.  grisea در مناطق و كشورهاي مختلف انجام شده‌است نشان داده‌اند كه وضعيت باروري و پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي جدايه‌هاي برنج در مناطق جغرافيايي مختلف بسيار متفاوت است.  جدايه‌هاي M.  grisea
در تعدادي از كشورها از توانايي باروري بسيار پائيني برخوردار هستند و اغلب كاملاً عقيم هستند، اما در مناطق ديگري جمعيت موجود در آنها از توانايي باروري بالايي برخوردار بوده و حتي جدايه‌هاي هرمافروديت نيز در آن مناطق شناسايي شده‌اند
 (Chengyun et al., 1991; Chengyun et al., 1992; Shen et al., 1994)
. پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي نيز در مناطق مختلف نوسانات زيادي دارد.  در بعضي مناطق تنها تيپ آميزشي Mat1-1 و در مناطق ديگر تنها تيپ آميزشي Mat1-2  يا هر دو تيپ آميزشي با درصد‌هاي فراواني مختلف ديده مي‌شوند (Kato and Yamaguchi, 1982; Yaegashi and Yamada,1986; Notteghem and Silue, 1992; Kumar and Zeigler, 1995; Hayashi et al., 1997; Viji and Gnanamanickam,1998; Mekwatanakarn et al., 1999; Kumar et al., 1999; Dayakar et al., 2000) . جابجايي جدايه‌هاي M. grisea  با توانايي‌هاي جنسي مختلف در كشور‌ها و مناطق مختلف، ترجيح ميزباني اين جدايه‌ها در هر منطقه، موانع جغرافيايي كه از ورود جدايه‌هاي جديد به يك منطقه جلو‌گيري مي‌كنند، تغييرات ژنتيكي ايجاد شده در جدايه‌هاي يك منطقه كه در غيرفعال يا فعال‌شدن لوكوس‌هاي باروري نقش دارند و عوامل ديگر موجب اين تفاوت‌ها مي‌گردند.

          در اين تحقيق، نتايج حاصل از تلاقي جدايه‌هاي برنج با جدايه‌هاي مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف نشان داد كه جمعيت M. grisea از استان گيلان از درصد باروري بالايي نسبت به بعضي از مناطق برنج‌كاري دنيا برخوردار است.  براساس نتايج حاصل، مشخص شد كه بيش از 60 درصد جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و بيش از 30 درصد جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور از قدرت باروري برخوردارهستند.  تمامي اين جدايه‌ها از تيپ آميزشي Mat1-1 و نربارور بودند و هيچ پريتسيومي در سمت جدايه مورد مطالعه هنگام تماس با جدايه‌هاي مرجع از تيپ آميزشي مخالف توليد نگرديد.

           تعداد پريتسيوم‌هاي توليد شده در سمت جدايه مرجع، در محل تماس جدايه مورد مطالعه و جدايه مرجع، براي جدايه‌هاي مختلف متفاوت بود.  اين امر به قدرت باروري جدايه مورد مطالعه(توانايي توليد آنتريديوم بيشتر) مربوط مي‌شود، زيرا قدرت باروري جدايه مرجع از نظر توليد اندام‌هاي جنسي نر و ماده همواره در تلاقي‌هاي مختلف ثابت است.  

     درصد باروري پائين جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج ممكن است به علت جدايي جغرافيايي اين مزرعه از نقاط ديگر استان گيلان باشد.  عدم وجود جدايه‌هايي از تيپ آميزشي Mat1-2 در جمعيت‌هاي مطالعه شده مي‌تواند به دليل جدايي جغرافيايي مناطق شمالي كشور از ساير مناطق برنج‌كاري دنيا باشد.  همچنين اين احتمال وجود دارد كه جدايه‌هايي كه حاوي آلل Mat1-2 هستند نياز‌هاي غذايي يا آب و هوايي خاصي داشته باشند و به ارقام خاصي از برنج وابسته باشند، لذا امكان تكثير و گسترش را در كشتزارهاي استان گيلان پيدا نكرده‌اند.  به عنوان مثال ممكن است ‌آلل Mat1-2 به يك سري از ژنها يا آلل‌هاي بيماريزايي پيوستگي داشته باشد، لذا امكان توليد‌مثل و گسترش جدايه‌هاي داراي آلل Mat1-2  نيازمند كشت ارقام خاصي از برنج در منطقه باشد (Zeigler, 1998).  با توجه به پيوستگي كامل شاليزارهاي استانهاي گيلان و مازندران انتظار مي‌رود كه تنوع ژنتيكي جمعيت قارچ عامل بلاست در استان مازندران نيز مشابه جمعيت اين قارچ در استان گيلان باشد.

تفاوت بين درصد باروري جمعيت‌هاي M. grisea از ارقام و شهر‌هاي مختلف در استان گيلان احتمالاً مربوط به دور يا نزديك بودن نقاط نمونه‌برداري از يكديگر مي‌باشد كه تنوع ژنتيكي جمعيت را تحت تأثير قرار داده است.  به عنوان مثال درصد باروري پايين‌تر جمعيت
M. grisea كه از رقم هاشمي جداسازي شده‌ است به اين دليل است كه اكثر نمونه‌هايي كه از اين رقم جمع‌آوري شده‌اند مربوط به بخش كوچصفهان مي‌باشند.  چنين تفاوتي بين درصد باروري جمعيت‌هاي M. grisea از ارقام مختلف در مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج مشاهده نشد و به نظر مي‌رسد رابطه‌اي بين وضعيت باروري جدايه‌ها و ترجيح ميزباني آنها وجود نداشته باشد. 

اكثر جدايه‌هاي M. grisea به دليل از دست دادن صفت ماده باروري طي تغيير و تحولات ناشي از پديده تكامل در طبيعت، غالباً به حالت نربارور ظهور مي‌يابند و لذا خود توانايي توليد هيچ گونه پريتسيومي را ندارند.  در چنين حالتي حتي با وجود هر دو تيپ آميزشي در جمعيت، امكان وقوع توليد‌مثل جنسي وجود ندارد(Zeigler, 1998).  جدايه‌هاي بارور M. grisea در اين مطالعه نيز نربارور بودند و هيچ جدايه هرمافروديت يا ماده‌بارور در اين جمعيت‌ها مشاهده نگرديد.  اين در حالي است كه گزارش‌هايي از وجود جدايه‌هاي هرمافروديت M.  grisea از گياه برنج طي سالهاي گذشته وجود دارد (Leung and Williams, 1985; Leung et al., 1988; Chao and Ellingboe, 1991; Chengyun et al., 1992; Kumar and Zeigler, 1995).  تيپ آميزشي تعداد زيادي از جدايه‌هاي M. grisea تعيين نگرديد.  اين امر به دليل عقيمي كامل اين جدايه‌ها مي‌باشد كه اجازه توليد هيچ‌گونه پريتسيومي را در محل تماس با جدايه مرجع نمي‌دهد.

          نوتركيبي جنسي به عنوان يك ابزار مهم براي تغييرات ژنتيكي و بيماريزايي در قارچهايي است كه مرحله جنسي را به عنوان قسمتي از سيكل زندگي خود دارند.  براي قارچهاي هتروتال توليد مثل جنسي نيازمند وجود هر دو تيپ آميزشي در يك منطقه جغرافيايي و در يك جمعيت مي‌باشد.  اما در صورت از دست رفتن يا دژنره شدن بخشي از جنسيت يا تمام آن در جدايه‌هاي يك قارچ، وجود يا عدم وجود هردو تيپ آميزشي در يك جمعيت از اهميت زيادي برخوردار نخواهد بود.  در M. grisea عدم وجود توليد‌مثل جنسي حتي در مناطقي كه هر دو تيپ آميزشي را دارا مي‌باشند به دليل از دست رفتن جنسيت مي‌باشد (Zeigler, 1998).

امروزه با فهم بهتر سازمان ژنومي M. grisea (يا ساير قارچها) و فراهم شدن روش‌هاي مولكولي دقيق و آغازگر‌هاي مربوط به آلل‌هاي تيپ آميزشي در بسياري از مناطق دنيا، وجود و پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي در هر منطقه و هر جمعيت بدون نياز به توانايي باروري جدايه‌ها و با دقت بسيار بيشتر تعيين مي‌گردد(Xu and Hamer, 1995) .

          با توجه به نتايج حاصل از تحقيق انجام‌شده، امكان وقوع توليد‌مثل جنسي قارچ عامل بيماري بلاست در استان گيلان به دليل از دست رفتن صفت ماده‌باروري و همچنين وجود تنها يك تيپ آميزشي در جمعيت قارچ، بسيار بعيد به نظر مي‌رسد.  اين واقعيت بيانگر اين مطلب است كه جمعيت قارچ در اين استان از پتانسيل تغييرپذيري ژنتيكي بالايي برخوردار نيست و تنها مي‌توان عواملي نظير جهش يا تشكيل هتروكاريون در اثر پديده سازگاري رويشي را به عنوان عوامل مؤثر در بروز تغييرات ژنتيكي نام برد.  بنابراين ظهور نژادهاي بيماريزاي جديد قارچ در استان گيلان و در نتيجه شكست مقاومت ارقام نيز از روند كندتري نسبت به ساير عوامل بيماريزا با توانايي توليدمثل جنسي در طبيعت برخوردار مي‌بابد.

شستشوی ظروف شیشه ای با محلول اسید سولفو کرمیک - فردوس عادلی مسبب

شستشوی ظروف شیشه ای با محلول اسید سولفو کرمیک

برای شستشو و تمیز کردن کثیفی ظروف آزمایشگاهی در نقاطی از داخل آن ها که امکان دسترسی وجود ندارد از محلول اسید سولفو کرمیک استفاده می شود. برای لکه های معمولی از محلول رقیق و برای رسوبات سخت مواد آلی از محلول غلیظ استفاده می گردد.  

رعایت نکته های ایمنی

در حین کار دستکش لاستیکی،  پیش بند چرمی و عینک ضد ترشح را به کار ببرید. تمام مراحل تهیه محلول و تمیز کردن ظروف را در زیر هود شیمیایی انجام دهید. این محلول را جدا از مواد شیمیایی دیگر نگهداری کنید.

توجه: برای رقیق کردن محلول اسید سولفو کرمیک مقداری از آن را به آب اضافه کنید و از اضافه کردن آب به آن خودداری نمایید.

روش تهیه محلول

در داخل یک ارلن 5 لیتری مقدار 15 گرم بی کرمات پتاسیم را به 15 میلی لیتر آب مقطر اضافه کنید. در حین چرخاندن کم کم اسید سولفوریک غلیظ افزوده تا توده قرمز رنگ داخل محلول حل شود.       

بررسی ژنتیکی کیفیت برنج‌هاي معطر - فردوس عادلی مسبب- fadeli22@gmail.com

بررسی ژنتیکی کیفیت برنج‌هاي معطر

توضیح: این مقاله که برای اولین بار به بررسی زادشناسی برنج های معطر می پردازد و به مطالبی اشاره می کند که تاکنون در هیچ نشریه فارسی زبانی به چاپ نرسیده است. کپی برداری با ذکر منبع آزاد است، حتی هنگام تدریس در کلاس های درس و اجرای طرح های تحقیقاتی.  

برنج زراعي گياهي است يك‌ساله و به سه صورت آبي، ديم و شناور در زمين‌هاي باتلاقي، خشك و در داخل مرداب‌ها‌ي آب عميق كشت مي‌شود. از لحاظ رده بندي به جنس اوريزا، تيره‌ي گندميان، راسته‌ي سبوس‌داران، رده‌ي تك لپه‌اي‌ها و شاخه‌ي نهان‌دانگان تعلق دارد. بعد از گندم از مهم‌ترين گياهان اقتصادي جهاني محسوب مي‌گردد و تاريخ كشت آن به 10000 سال پيش مي‌رسد. اهلي سازي برنج از اجداد وحشي يك‌ساله آن دومسير تكاملي مجزايي را در آسيا و آفريقا طي كرده است كه در نتيجه‌ي آن، دو گونه‌ي اصلي اوريزا ساتيوا در آسيا و اوريزا گلابريما در آفريقا به وجودآمدند كه از نظر زراعي ارزش اقتصادي مهمي دارند. اما اجداد اوليه آن‌ها برنج‌هاي وحشي پايايي بوده‌اند كه در باتلاق‌هاي دامنه كوه‌هاي هيماليا و در داخل آب زيست داشته‌اند. اوريزا ساتيوا در مسير تكاملي خود نسبت به اوريزا گلابريما ازتنوع بيشتري برخوردار بوده و خود به دو زيرگونه‌ي ژاپني و هندي تنوع يافته‌است. ارقام صدري محلي ايراني كه اهميت زيادي دارد، متعلق به زير گونه‌ي هندي مي‌باشند.

            تحقيقات برنج در ايران از سال 1338 (1959) برای اولین بار بنا نهاده شد و دوسال بعد اصلاح برنج به روش دورگ‌گيري براساس اصول مندل كه مصادف با شصت‌و يك‌مين سال كشف زادشناسي گياهي وي بود، آغاز گرديد. در حال حاضر اكثر محققان كشور از اين روش سنتي و قديمي در اصلاح برنج استفاده مي‌كنند و معرفي ارقام اصلاح شده‌ي سپيدرود و خزر كه ازكار‌هاي بزرگ و بياد ماندني كشور ماست، در ايستگاه تحقيقاتي برنج رشت در سال‌هاي 1360 تا 1370 با استفاده از روش دورگ گيري سنتي فراهم گرديده‌‌است. از سال 1377 نيز از روش‌هاي جديد زيست‌فن‌شناسي با استفاده از ياخته‌هاي جنسي و غير جنسي فعليت‌هاي جديدي در اصلاح برنج شروع شده است، كه خود تا اندازه‌اي بر بستر روش‌هاي سنتي استوار مي‌باشد. نويسنده در سال 1378 در مجله فارسي زبان سنبله يكي از اين روش‌ها را با عنوان «اصلاح برنج به روش كشت بساك و توليد گياهان تك لاد» به چاپ رسانيده است. استفاده از روش‌هاي جديد علمي  زيست‌فن‌شناسي مي‌تواند توليد ارقام پر محصول كيفيتي را بهتر از گذشته تسهيل نمايد.

            كيفيت دانه از مهم‌ترين اهداف به نژادي در بسياري از كشورها به ويژه ايران است. حتّي در بعضي از برنامه هاي اصلاح نژادي بيش‌تراز پرمحصولي (افزايش محصول در واحد سطح) و مقاومت به آفات مورد توجه قرار مي‌گيرد. خودكفايي غذايي به منظور پاسخ‌گويي به افزايش جمعيت لزوما دومين هدف است. تعداد زيادي از كشورهاي صادركننده برنج، خودكفايي را انتخاب كرده‌اند و در دودهه‌ي گذشته در بسياري از كشورها و بازارجهاني قيمت واقعي برنج رو به كاهش گذاشته است. اين كاهش قيمت در برنامه‌ هاي تحقيقات ملي و بين‌المللي تقاضاي تازه‌اي را در عرصه‌ي كيفيت دانه مطرح كرده است. با اين‌كه هدف ثانوي اين برنامه افزايش ميزان محصول است، اما كيفيت دانه به دليل حمايت از مصرف‌كنندگان و توسعه‌ي بازار آن اهميت زيادي دارد. نشانويژگي‌هاي كيفي به دودسته‌ي زادشناختي و محيطي تقسيم مي‌شوند و به دو روش شيميايي و فيزيكي مورد سنجش قرار مي‌گيرند. در ميان اين نشانويژگي‌ها، عطر برنج بيش‌ترين ارزش مصرفي آن را برجسته مي‌سازد و در حال حاضر مطالعات زادشناختي آن براي محققان كاري پر زحمت و اغلب اوقات غير ممكن مي‌باشد. از طرف ديگر براي بسياري از مصرف كنندگان، كيفت عطري برنج اهميت زيادي دارد و برنج بدون عطر را مانند غذاي بي‌نمك مي‌دانند. بحث اصلي اين مقاله درباره‌ي ماهيت شيميايي و زادشناختي عطر برنج است.

            پيش از پرداختن به موضوع اصلي، بايد گفته شود كه مصرف محصولات كشاورزي با كيفيت مطلوب به منزله‌ي تأمين سلامتي محسوب مي‌گردد و كشورهاي وارد كننده‌ي مواد غذايي با كيفيت بالا، در حقيقت به سلامتي مردمشان مي‌‌انديشند. بي‌جهت نيست كه ايالات متحده به بزرگ‌ترين كشور وارد كننده زيتون و فرآورده‌هاي آن از كشور‌هاي نواحي مديترانه اي و اروپا به واردكننده برنج‌هاي خوش كيفيت هند و پاكستان به ويژه رقم باسماتي تبديل شده‌اند. در تحقيق برنج، كيفيت دانه اولين ضرورتي است كه تحت شعاع مطالعه افزايش ميزان محصول در واحد سطح و مقاومت بيشتر به آفات و بيماري‌هاي گياهي و خواص زراعي قرار دارد. تحقيقات ملي و بين‌المللي براي حمايت از توليد كنندگان و مصرف كنندگان و توسعه بازار برنج فعاليت‌هاي تازه‌اي را در عرصه كيفيت دانه آغاز كرده‌است. اگر چه عطر يكي از مهم‌ترين نشانويژگي‌هاي كيفي برنج‌هاي خوش كيفيت است، اما تا كنون به دليل تقدم پايين این صفت و فقر دانش علمي در حل مشكلات عدم انتقال ژن عطر از ارقام معطر به خط های اصلاح شده پرمحصول پيشرفت‌هاي زيادي در تولید معرفی ارقام معطر به عمل انجام نشده است. از سال 1378 تا کنون توليدكنندگان گيلاني كه از هوش وذكاوت بيشتري برخوردارند، زودتراز نواحي ديگر به تبعيت از شرايط مشخص بازار مصرف، تمام توجه خود را به توليد ارقام محلي معطر و خوش كيفيت معطوف داشته اند. در حالي آن‌ها به توليد ارقام با كيفيت خوب اصرار مي‌ورزند كه ارقام پرمحصول از مزاياي خريد تضميني بر خوردارند و علاوه بر اين، ارقام معطر اختصاصات زراعي نامطلوبي مانند كم محصولي، حساسيت به آفات و بيماري‌ها، ريزش دانه شديدي را حايزند. اين بهترين راه براي به حركت درآوردن چرخ تحقيقات در انتقال صفات كيفي مطلوب دانه به ارقام پر محصول است. همه‌ي ارقام و پروره‌هاي معطر ژن عطري مغلوبي را حمل مي‌كنند كه بر روي كروموزوم شماره 8 مستقر است. تفاوت‌هاي بين پروره‌ها به دليل جهش‌هاي همين ژن مي‌باشد. توانايي وارد كردن ژن اصلي عطر به كمك نشانگرهاي مولكولي به ارقام پرمحصول سپيدرود و خزر سريع‌تر از دورگ‌گيري سنتي است. دلايل برتري روش نشانگر‌هاي مولكولي عبارتنداز: كاهش تعداد نسل‌هاي لازم به دو نسل، حذف كامل كشش پيوستگي و دنبال كردن مسقيم آلل عطر در نسل‌هاي متوالي به وسيله‌ي نشانگرهاي مولكولي بدون نياز به مراحل خودگرده‌افشاني كه در طرح‌هاي دورگ گیری سنتي، وارد كردن صفات مغلوب ضروري بوده است.  

              

            برنج‌هاي معطر نه‌تنها در ايران بلكه در نواحي وسيعي از آسيا كه عمده توليد و مصرف كنندگان برنج اند از اهميت خاصّي برخوردارند. در اروپا و آمريكا نيز مردم به مصرف ارقام خوش كيفيت و معطر تمايل بيشتري نشان مي‌دهند. بنابر اين، عطر، ارزش برنج را زياد مي‌كند و در بيشتر كشورها، برنج‌هاي معطر بالاترين قيمت را دارند و در تجارت جهاني نيز برنج‌هاي معطري مانند باسماتي به قيمت‌هاي تضميني به فروش مي‌رسند. مصرف كنندگان شرق ميانه برنج‌هاي دانه بلند و خوب سفيد شده با عطر قوي را ترجيح مي‌دهند و برنج‌هاي فاقد عطر را به مانند غذاي بي مزه تلقي مي‌كنند. مصرف كنندگان اروپايي كه در گذشته برنج‌هاي دانه بلند غير معطر را مي‌پسنديدند، اكنون در مصرف نوع معطر آن اصرار مي‌ورزند. نا گفته نماند، احساس مصرف كنندگان  برنج‌هاي معطر در حال حاضر به سرعت در حال تغيير است و به هر حال ممكن است مورد نظر گروهي از افراد جامعه باشد، اما براي دسته‌ي ديگري از آن ‌ها اهميتي نداشته باشد. آن‌چه مسلم است، كيفيت بيش تر، مفهوم عطر را مي‌رساند و در ماهيت وراثت صفات عطري ضروري است و در اين مقاله براي تجديد نظر و ضعيت كنوني فهم ما از زادشناسي و زيست‌فن‌شناسي آن و شناسايي چالش‌ها براي مطالعات آينده تلاش خواهد شد. در حال حاضر همه‌ي ارقام محلي ايراني كه در گيلان و مازندران بيشتر از ساير استان‌هاي كشور كشت مي‌شوند، مانند: دمسياه، بينام، حسني، حسن‌سرايي، هاشمي، علي كاظمي، غريب و عنبربو بسيار معطر بوده، طعم بسيار عالي دارند و به ويژه ارقام محلي عنبربو  و صدری عطری داراي عطري بسيار شديدتراز بقيه هستند. واقعيت اين است كه برنج‌هاي معطر دانه كوتاه ودانه متوسط براي مصارف خانگي توليدكنندگان كشت مي‌شوند، از سازگاري محلي خوبي برخوردار است و پس از پخت علاوه بر عطر خوش، افزايش طول پس از پخت و مزه‌ي خوبي دارند. اين ارقام مي‌توانند منابع خوبي براي اصلاح كيفيت ارقام پر محصول باشند. با دسترسي به ابزار و فنون جديد زيست‌فن‌شناسي، انتقال اين خواص به ارقام هندي پر محصول ممانعتي ايجاد نمي‌گردد. هم اكنون، نياز به درك صحيح زادشناسي اين صفات و زادگيري درست به منظور توسعه روند اصلاح ارقام برنج پر محصول با كيفيت عطر خوب محسوس است.

            برنج‌هاي معطر در مزارع، زمان برداشت، درحين خشك شدن در آفتاب يا در كارخانه، در انبار، در حين تبديل به برنج سفيد، هنگام پخت و خوردن، عطر خاصّي را آزاد مي‌نمايند كه شدت احساس آن در هنگام پخت بيش تر از موارد ديگر است. به اين ترتيب، مي‌توان تفاوت ارقام برنج محلي ايراني را از برنج‌هاي غير معطر وارداتي و پروره‌هاي اصلاح شده تشخيص داد. تركيبات عطري به ويژه 2- استيل-1- پيرولين در همه‌ي قسمت‌هاي گياه به استثناي ريشه وجود دارد. عطر برنج تحت كنترل هر دو عامل زادشناسي و محيطي قرار داشته و معلوم شده است كه برنج‌هاي معطر در مناطقي با درجه حرارت پايين دوره رسيدگي دانه بيش تر معطرند. عطر به وجود تركيبات شيميايي معيني در دانه مربوط است. اگر چه در برگ‌ها، ساقه‌ها و حتي در گل آن‌ها‌ شناسايي شده است، اما از حضور آن در ريشه‌ي برنج گرارشي وجود ندارد.

            تاكنون كوشش‌هاي زيادي درباره شناخت ماهيت شيميايي عطر انجام گرفته است و تركيباتي در آن اندازه گيري شده اند كه در خصوصيت عطر به طور منفي يا مثبت دخالت دارند. مواد قابل تبخير برنج شامل هيدروكربن‌ها، الكل‌ها، آلدهيد‌ها، ستن‌ها، اسيد‌هاي‌آلي، استر‌ها، فنل‌ها، پيريدين‌ها و پيرازين‌ها هستند كه به روش‌هاي كروماتوگرافي گازي و طيف‌سنجي جرمي از تجزيه بخار تقطيري برنج تازه پخته شده، تشخيص داده شده اند. سبوس برنج لايه نازكي كه سطح دانه برنج قهواي را مي‌پوشاند، حاوي مواد قابل تبخيري شامل فنل، گياكول، اورتوكرزول، 3-5-اگزيلول، 4- ونيل گوياكول و 2- ونيل فنيل مي‌باشد. عطر به علت وجود مواد شيميايي معيني در آندوسپرم دانه است و اساس زيست شيميايي آن، 2- استيل-1- پيرولين بوده كه در برنج‌های معطر داراي غلظت بيشتري است و از مواد تبخيري غالب مي‌باشد. با اين حال، وجود بيش از 146 تركيب قابل تبخير به ويژه تر كيب اسيدي 4- ونيل فنل كه بوي نا مطبوع توليد مي‌كند، در احساس عطر مؤثرند. بنابراين، تركيبات تبخيري برنج باعث به وجود آمدن خصوصيات عطري و طعم در آن مي‌گردد. كيم در سال 1999 تعدادي از تركيبات برنج‌ها ي معطر را شناسايي و دسته بندي كرد كه عبارت بودند از: 16 هيدروكربن، 15 الكل، 16 آلدهيد و ستن، 4 اسيد و 10 تركيب گوناگون ديگر. غلظت تر كيبات هيدروكربني بين برنج معطر و غير معطر به طور معني داري تفاوت دارند. برنج‌هاي معطر سطح بالاتري از الكل‌ها ، آلدهيدها وستن‌ها را حايزند. تر كيبات معطر از نوع الكل‌ها شامل n-پنتانول، 1- اوكتن تري اول، 1- منتول و استراگول مي‌باشند. الكل‌هاي n- بوتانول و n- هگزانول فقط پس از پخت برنج‌هاي معطر شناسايي شده‌اند. تركيبات آلدهيدي و ستني شامل n- پنتانال، n- هپتانال، n – نونانال مي‌باشند.

            وجود غلظت بيشتر  2- استيل 1- پيرولين در برنج قهوه‌اي مؤيد اين نظر است كه اين تركيب در سبوس يعني لايه‌اي كه سطح برنج قهوه‌اي را مي‌پوشاند، به حد وفور حضور دارد. پس با افزايش درجه‌ي تبديل برنج قهوه‌اي به برنج سفيد اين تركيب كاهش مي‌يابد. كشاورزان گيلاني برنج‌هاي مصرفي خود را با درجه كم و برنج‌هاي فروشي را با درجه‌ي زياد تبديل مي‌نمايند، زيرا ميزان شفافيت و سفيدي دانه در سليقه مصرف كننده تأثير دارد. غلظت يك قسمت در ميليون (ppm) تركيب 2-استيل-1-پيرولين در برنج  سفيد بهترين عطر را آزاد مي‌كند، در حالي كه مقدار آن در بعضي از ارقام برنج به 4 تا 9  قسمت در ميليون  و در ارقام غير معطر گاهي به 01/0 قسمت در ميليون گزارش شده است. بنابراين، 2-استيل –1- پيرولين و غلظت آن در آزاد شدن عطر از ارقام مختلف برنج معطر تأثير دارد.

            اين مقاله نه تنها از نظر مطالعه علمي بلكه براي آگاهي كشاورزان در مورد عوامل مؤثر در عطر اهميت زيادي دارد و بايستي به نظرات كشاورزان و علايق آن‌ها پايبند باشد. زيرا آن‌ها از تجربه هزارن ساله سود مي‌برند. همه‌ي صفات برنج‌هاي معطر به طور زادشناختي هدايت و به ارث مي‌رسند. اما بروزشان تحت شرايط طبيعي به محيط رشدشان بستگي دارد و توليد يك رقم زراعي در دو مزرعه‌ي مجاور هم، مي‌تواند داراي عطر متفاوت باشد. كيفيت برنج به ويژه، عطر آن در نواحي مختلف فرق مي‌كند. تعدادي از برنج‌هاي معطري كه در گيلان كشت مي‌شوند، در شرايط محيطي وسيعي مي‌توانند سازگار باشند. ارقام باسماتي پاكستان نيز چنين خصوصياتي را دارند. اما در ويتنام ارقامي وجود دارند كه فقط در نواحي خاصي معطرند و در مناطق ديگر فاقد آنند. به طور كلي در محتويات عطري مشاهده شده در دانه برنج‌هاي حاصل از نواحي مختلف تنوع زيادي وجود دارد. رقم حسني در شهرستان طالش توليد و مصرف مي‌شود و داراي عطري قوي و پايدار است، اما در نواحي رودبار يا رشت زراعت نمي‌شود و به ندرت مصرف مي‌گردد.در گذشته رقم حسني با فرهنك مردم طالش عجين شده بود. در نواحي مختلف گيلان شدت عطر ارقام هاشمي و علي كاظمي به محل كشت، نوع خاك و مرغوبيت آن بستگي دارد.

            با اين‌كه برنج‌هاي معطر مدت زمان مديدي كشت مي‌شده اند، اما دستاوردهاي تحقيقاتي آن‌ها تنها در سال‌هاي اخير ارائه شده است و دانش ما از تأثير ابعاد زراعي و شرايط محيطي در بروز عطر بسيار كم و محدود است. با اين حال، عواملي از قبيل هواي خنك در دوره‌ي گلدهي، تكامل دانه، كود سبز، خاك مرغوب، كشت مستقيم، خاك سبك، رطوبت پايين خاك در زمان پرشدن دانه و تبديل دستي (سنتي) شلتوک به برنج سفید در بروز عطر مؤثرند . از طرف ديگر عواملي از قبيل هواي گرم در دوره‌ي گلدهي و تكامل دانه، كودهاي نيتروژني به ويژه اوره، خاك نامرغوب‌، كشت به روش نشاءكاري، خاك سنگين، تأخير در برداشت پس از رسيدگي و تبديل ماشيني، تأثير نامناسبي در عطر دارند.

 

تأثير درجه‌حرارت

            خصوصيات كيفي برنج‌هاي معطر شامل: درصد برنج سالم، درصد دانه‌هاي گچي، ميزان تأثير محلول قليايي، آميلوز دانه و محتويات پروتيين  به مقدار زيادي تحت تأثير درجه‌حرارت به ويژه در زمان گلدهي، پرشدن دانه و رسيدگي قرار دارد. كشاورزان دريافته اند كه تشكيل عطر برنج در درجه‌حرارت پايين در دوره‌ي گل‌دهي و پرشدن دانه آن افزايش مي‌يابد. برنج‌هاي باسماتي به منظور بهتركردن عطر در دوره‌ي پرشدن دانه به ندرت به درجه‌حرارت پايين احتیاج دارند. زو و منگ (1997) مشاهده كردند كه بهترين درجه‌حرارت براي تشكيل عطر برنج 18 درجه‌سانتي‌گراداست.

 

 

تأثيرعوامل خاك

            عامل خاك احتمالا از طريق تغذيه گياه در عطر و ساير صفات كيفي برنج تأثير مي‌گذارد. نه تنها عطر بلكه طول و ضخامت دانه، مزه و شفافيت آن در مزارعي كه ارقام معطر كشت مي‌شوند، دست‌خوش تغييراتي مي‌گردد. در دو مزرعه مجاور هم، حتّي اگر گياه زراعي در هردو از بذور يكساني كشت شده باشد، درعطر برنج‌هاي توليدي ممكن است تفاوت معني داري وجود داشته باشد. براي تشكيل عطر مطلوب خاك‌هاي سبك و شرايط ديم مناسب‌ترند. گیاه برنج در ایران به صورت دیم کشت نمی شود.

 

تأثير كوددهي و تغذيه‌ي گياه

            به‌كاربردن كودهاي نيتروژني اثر معكوسي در كيفيت پخت و خوراكي برنج دارد. عموما خاك‌هاي كم نيتروژن براي توليد برنج‌هاي با كيفيت عطري خوب مناسب ترند. اگرچه كودهاي پتاسيمي و منيزيمي بر ميزان محصول و بعضي از صفات كيفي مؤثرند، اما در مورد تأثير آن‌ها در عطر گزارش قابل قبولي وجود ندارد. بنابراين، ملاحظه مي‌گردد، كيفيت دانه به ويژه عطر شديدا تحت تأثير عوامل محيطي قرار دارد. هر رقمي كه بهترين كيفيت را داشته باشد و محصول اقتصادي خوبي را عايد سازد، حتّي بدون توجه به ميزان محصول ممكن است، كشت شود. بنابراين، براي اصلاح برنج‌هاي معطر و يا تعيين شرايط كشت‌شان بايستي ژن‌هاي مؤثر در عطر و صفات كيفي ديگر را شناسايي و به طور علمي تعريف كرد. پتانسيل زادشناختي صفات كيفي ارقام مختلف با اهميت‌تر از مناطق كشت‌شان است. مطالعات زادمون × محيط در فهميدن عوامل محيطي مؤثر در تشكيل تركيبات عطري براي تعيين مطلوبيت ارقام در نواحي كشت خاصّي به منظور ترقي و توسعه بيشتر، سودمند خواهد بود. شناسايي و به‌كارگيري روش‌هاي پس از برداشت نيز كاملا مفيد واقع خواهد شد.

 

تأثیر عوامل ژنتیکی

            براي تحقيق راه‌هاي دست‌يابي به ارقام معطر و پرمحصول در باره‌ي كنترل زادشناختي صفات عطري مطالعات زيادي انجام يافته است. بعضي از محققين نتيجه گرفتند كه وراثت تك ژني در اين صفت وجود دارد و بعضي ديگر دو يا سه ژن غالب يا مغلوب را در تعيين صفت عطر سهيم مي‌دانند. زادشناسي نشانويژگي‌هاي عطر تا اندازه‌اي پيچيده است. برنر  و هوف(1986) با مطالعه‌ي رقم معطر دِلا نتيجه گرفتند كه يك ژن مغلوب منفردي ماهيت عطري را هدايت مي‌كند. بعدا در درسال 1992 شناسايي پرشدگي ناحيه‌اي از كروموزوم 8 با ژن اصلي عطر با استفاده از انواع مختلف نشان‌گرهاي مولكولي به اجرا در آمد. بسياري از محققين ديگر نيز اعتقاد داشتند كه نشانويژگي عطر توسط يك ژن مغلوب منفردي اداره مي‌شود. ولي پيش از آن پاتان كار و كادام (1983) ژن غالب منفرد را گزارش داده بودند. دولاپ پاناوار (1969) نيز دو ژن عطري غالبي را معرفي كردند. ردي    (1980) نوشته بود كه سه ژن مغلوب عطري وجود دارد. در گزارش ديگري دولاپ‌پاناوار (1976 ) وجود چهار ژن مغلوب را پيشنهاد كرد. پينسون (1994) دلايل وجود نقطه‌نظرات متناقض در باره‌ي ژن عطر را تحليل‌هاي متفاوت از ارقام برنج ذكر‌كرد. او با مطالعه ژن عطر در شش پروره‌ي برنج معلوم كرد كه جاسمين 85 ، 301-A، دلا ايكس و 145917 P  هريك شامل ژن‌هاي منفردي براي عطر مي‌باشند كه آللي هستند. اما دو پروره‌ي ديگر يعني آمبر و دراگوايبال- 100 هريك داراي دو ژن عطر و يك ژن نوظهور به اضافه آللي براي اين ژن در 301- A، دلاايكس ، جاسمين 85 و 157917 P  بودند. از طرف ديگر ، دانستن اين موضوع اهميت دارد كه تفاوت بين برنج‌هاي معطر و غيرمعطر فقط به علت حضور يا عدم وجود 2- استيل-1- پيرولين در آن‌ها نيست، بلكه به دليل غلظت اين تركيب در دانه است. بنابراين، ممكن است تبديل برنج غيرمعطر به معطر نيازمند تغيير مسير متابوليك آن نيز باشد. مي‌توان تصور كرد كه برنج‌هاي معطر داراي يك آنزيم دگرگون شده اي هستند كه مرحله زيست‌سنتزي  2- استيل-1- پيرولين را به‌طور مؤثري تسريع مي‌نمايد. آلل‌هاي چندگانه‌ي يك ژن منفرد عطر، توليد اين آنزيم را در برنج باشدت متفاوتي مي‌تواند دگرگوني سازد. از طرف ديگر تشكيل اين تركيب از واكنش اسيدهاي آمينه، پروتيين و ارنتين با 2- اكسو پروپانول محرزگرديده است. تبخير شدن 2- استيل-1- پيرولين از برنج درحين حرارت دادن و پختن به مقدار يا نوع تركيب پروتيين يا نشاسته در دانه برنج بستگي دارد(سينگ، 2000).

            ارزيابي عطر برنج به روش بوييدن برگ‌ها يا جويدن دانه‌ها به دليل طبيعت ذهني اين آزمايش‌ها ممكن است با واقعيت مطابقت نداشته باشد. روش ساده‌ي ديگري نيز توسط سود وسديك (1978) ارائه گرديد كه برطبق آن به نمونه اي از قطعات ريز پهنك برگ در مرحله‌ي پنجه زني مقدار 10 ميلي‌ليتر محلول هيدروكسيد پتاسيم 5/1 درصد افزوده و پس از 10 دقيقه بخارات خارج شده، از طريق حسي مقايسه مي‌گردد. اين روش اندكي دقيق‌تر از جويدن برنج قهوه‌اي يا حرارت دادن برگ در مرحله‌ي پنجه زني است. سود و سديك با اين روش وراثت صفت عطر را در هفت تلاقي بين پروره‌هاي عطري و غير عطري مطالعه كردند. گياهان F1 اين تلاقي‌ها معطر نبودند. اين نتيجه هدايت يك ژن مغلوب منفرد را آشكار مي‌ساخت. برنر        (1986) با همين روش مشاهده كرد كه اين نسبت در توده‌هاي F2 تلاقي دلاي عطري × داون غيرمعطر ، 3غيعطري : 1 عطري است و صفت عطر توسط يك ژن مغلوب منفرد به همان روش سود و سديك ابراز شده بود، هدايت مي‌گردد. درمطالعاتي كه توسط محققان هندي در باره‌ي وراثت صفت عطر به عمل آمده‌بود، تناقضي وجود داشت. پاتانكار (1938) وراثت توده‌هاي دورگ عطري و غير عطري را با استفاده از روشي كه حضور عطر در اثر حرارت دادن برنج قهوه‌اي در داخل لوله آزمايش بر روي حمام آب جوش تشخيص داده مي‌شد، انجام داد. نتايج نشان داد كه دانه‌هاي نسل F1 عطري هستند، و لي در نتاج F2 دامنه‌ي وسيعي از افراد عطري قوي تا غير عطري وجود داشت. از آن‌جا كه برپايه چنين نتايجي نسبت تفرقه 27 عطري : 37 غير عطري بود، او تصور كرد كه 3 ژن مكمل oa   ، ob و  oc صفت عطر را كنترول مي‌كنند. ناگاراجي و همكاران (1975) با استفاده از روش تخمين عطر به روش نمونه برداري قطعات برگ در مرحله‌ي پنجه‌زني و حرارت دادن آن در بن ماري به مدت 5 دقيقه در درجه حرارت 50- 40 درجه‌سانتي‌گراد و استشمام بخار آن‌ها، دريافتند كه در تلاقي ارقام عطري با غير عطري، نسل F1 بدون عطرند و نسبت تفرق در F2 در همه‌ي تلاقي‌ها 37 عطري : 27 غير عطري است. علاوه بر اين ردي و ساتي (1980) چهار آميزه شامل تلاقي‌هاي باسماتي 370 × سونا (غير عطري ) و غيره را با استفاده از همان روش تخمين عطر فوق، مورد ارزيابي قرار دادند. آن‌ها كوشيدند. تا حضور 3 ژن غالب  ska   ، skb و skc  را بر پايه نتايجي كه از فقدان عطر در نسل F1 و نسبت تفرقه 37 عطري : 27 غير عطري را در نسل F2 در تمام تلاقي‌ها اثبات نمايند.

در ادامه‌ي اين مطالعات، رائو و تري‌پاتي(1979) آزمايش صفت عطر برنج را در تلاقي ارقام پانكاج غير معطر ´ كالاب‌هات معطر  به اجرا درآوردند و نتايج حاصل نسبت تفرقه‌ي 9 عطري : 7 غيرعطري را در نسل دوم نشان داد. بنابر اين، آن‌ها وجود ژن دوتايي sk1 و  sk2  را محتمل دانستند. از نتايج تفرقه F2 در نتاج پروره‌هاي غيرمعطر و معطر نسبت 3 عطري : 13 غيرعطري متصور گرديد، يك ژن منع كننده نيز به صفت عطری مربوط مي‌باشد. دهالاپاناوار (1976) براي تشخيص تركيب عطري از روش جويدن برنج قهوه‌اي در دهان استفاده كرد و وراثت صفت عطري را در نتاج دورگ 141- T ( غيرعطري) و 1- 439- 1- 44- Kagisali  ( معطر) مورد تحقيق قرار داد. وي از نسبت 175 غيرعطري : 81 عطري در نسل F2 چهار ژن مكمل را محتمل دانست. با اين حال، مشاهدات متعددي نشان داد كه صفت عطري توسط چند ژن كنترل مي‌شود. تفاوت در نسبت‌هاي تفرقه‌ي وراثت نشانويژگي عطر، حتي در يك تلاقي به روش اندازه‌گيري عطر بستگي دارد. در نتيجه بررسي وراثت عطر با استفاده از روش دقيق‌تري ضروري است. هم‌چنين، ملاحظه مي‌شود كه تفاوت‌هاي ارقام از نظر شدت عطر، مانند تفاوت ژن‌ها با وراثت صفت عطر مي‌تواند رابطه داشته‌باشد. اهميت بعدي شناسايي، به ژن‌هاي مورد استفاده در بسياري از پروره‌هاي برنج مربوط است. در باره‌ي رابطه‌ي بين نشانويژگي‌هاي عطر و صفات زادشناختي ديگر، دهالاپاناوار گزارش داد: يكي از چهار ژن مكمل كنترل كننده عطر با ژن رنگ پوشينه پيوستگي دارد.

اين مشاهدات نظر مارا به آغاز مطالعه وراثت عطر با استفاده از موقعيت كروموزومي ژن‌هاي موجد اين صفت معطوف مي‌سازد. نشان‌گرهاي مولكولي ابزار خيلي قدرت‌مندي را براي تحليل مدل‌هاي زيربنايي صفات كيفي و كمي به وجود آورده‌است. آهن و همكاران (1992) با استفاده از نشان‌گرهاي مولكولي همراه با خط‌هاي همزاد نزديك  مؤفق به شناسايي موقعيت ژن عطري برنج بر روي كروموزوم شماره 8 گرديدند(لوريكس و همكاران). تا قبل از مطالعه لوريكس هيچ‌گونه تحليل پيوستگي بين نشانگرها و 2- استيل- 1- پيرولين به عنوان صفت كمي براي تعيين ماهيت تك ژني يا چند ژني اين نشانويژگي صورت نگرفته بود. او براي اولين بار نقشه زادشناسي عطر را براي اين تركيب در دو زمينه‌ي زير توسعه داد:

تحليل دقيق كمي عطر با استفاده از كروماتوگرافي گازي در خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر(دابل هاپلوييد).

نقشه‌برداري زادشناختي با استفاده از نشانگرهاي مولكولي به منظور تعيين موقعيت ژن‌هاي مداخله كننده در بروز هرگونه تفرق نشانويژگي عطر در جمعيت‌هاي مورد ارزيابي.

هانگ در سال 1994 نقشه‌ي زادشناسي برنج را بر اساس مطالعات نشانگرهاي مولكوليRFLP   (چندشكلي طولي قطعات برشي) تهيه كرد. نقشه اصلي نشانگرهاي در برگيرنده همه‌ي ژنوم با تراكم متوسط يعني در فاصله كم‌تر از 25- 20 سانتي مورگان (cM) را شامل مي‌شوند. بنابر اين، براي ژن يا ژن‌هاي حامل هر صفت حداقل يك نشانگر كاملا پيوسته در cM 10  يا كم‌تر وجود خواهد داشت. با چنين استدلالي، يك جمعيت شامل 135 خط تك‌لاد دوبرابر مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين‌شياي فرانسه، پس از اندازه گيري تركيبات عطري خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر (دابل هاپلوييد) به روش كروماتوگرافي گازي، با استفاده از تحليل مندلي و QTL (لوكوس صفات كمي) قطعات كروموزومي آن‌ها شناسايي گرديد. يك QTL را به عنوان يك لوكوس (جايگاه يك يا چند ژن با اتصال محكم ) معرف بخشي از اختلاف زادشناختي صفت كمي مي‌توان تعريف كرد. بعدا در اورسئوم فرانسه تشخيص پرشدگي ناحيه كروموزوم 8 با ژن اصلي عطر با استفاده از انواع مختلف نشانگرهاي مولكولي به اجرا در آمد.

 

 

 

 

 

نقشه‌برداري زادشناختي

            نقشه برداری جمعيت خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر مشتق از نسل اول دورگ‌ رقم آزوسنا در IR64  به روش كشت بساك در سال 1992 توسط گايدردوني و همكاران به اجرا درآمد. آزوسنا يك رقم معطر ژاپني و IR64 يك رقم غير معطر هندي هستند. DNA به روش موري و تامپسون (1980) از نمونه‌هاي برگ خشك جدا گرديد. براي تكميل اين كار، نقشه‌برداري چندين نوع نشانگر مولكولي به كاربرده شد.  اطلاعات به دست آمده براي بعضي از RFLP ها و STS ها ( SEQUENCE - TAGGED SITES ) را براي كامل كردن نقشه‌ي كروموزوم 8 مورد استفاده قرار گرفت. همچنين روش تحليل تفرقه‌ي توده‌اي را براي پيدا كردن نشانگر RAPD (افزايش تصادفي چند‌ريختي DNA ) جديد، در حول ژن اصلي عطر به اجرا در آمد (براي اطلاعات بيش‌تر در باره‌ي نشانگرهاي مولكولي به مقاله‌ي لوريكس و همكاران، 1996 ، مراجعه شود). نتايج مولكولي، با استفاده از روش‌هاي چند نقطه‌اي استاندارد تحليل شدند (لاندر و همكاران، 1987). براي كروموزوم شماره‌ي 8 كه در آلل‌هاي غير معطر والدين  تفرقه‌ي شديدي را نشان مي‌داد، فرمول مناسبي به منظور تخمين اجزاي نوتركيبي ارائه گرديد (لوريكس و همكاران، 1995 ، 1996 ).  

            به دليل اهميت زياد تحقيقات لوريكس و همكاران در اين زمينه، مقاله‌ي وي  در اين‌جا به طور كامل بازنويسي مي‌شود. اولين تحليل QTL بر روي نقشه‌ي ژنوم كامل فقط در يك جايگاه ژني كروموزوم 8 با حداكثر درجه LOD برابر 5/14 در cM  4/6 از نشانگر RG28 مشاهده گرديد.  پس از تجزيه خط‌هاي معطر فقط دو QTL ديگر براي تركيب  2- استيل-1- پيرولين بر روي كروموزوم‌هاي 4  و 12 شناخته شد. ژن اصلي عطر بر روي كروموزوم 8 قرار داشته و در اين گروه پيوسته تراكم يافته است. بنابر اين 16 نشانگر ترسيم مي‌شود. از آن‌جا مي‌توان نتيجه گرفت كه اولا  2- استيل-1- پيرولين يك توزيع بي مودال را نشان مي‌دهد و دوما QTL روي كروموزوم 8 با توجه به درصد واريانس به‌دست‌آمده، يك ژن اصلي است. ما  تركيب  2- استيل-1- پيرولين رمز شده را به عنوان يك صفت تك ژني، يعني حضور يا عدم حضور آن شناسايي كرديم. این تحليل تفرقه، ما را براي تعيين محل اين تركيب بر روي كروموزوم شماره‌ي 8 بدون ابهام ترغيب مي‌كرد.

            اين مطالعه، گيرانداختن يك ژن اصلي را بين نشانگرهاي  عطر برنج بر عهده داشت. علاوه بر اين دو QTL ممكن شناسايي و تعيين محل گرديدند كه در شدت عطر خط‌هاي تك لاد دوبرابر مي‌توانند نقش داشته باشند. اين اولين بار است، ژن اصلي  2- استيل-1- پيرولين مربوط به خصوصيت عطري براساس آزمايش‌هاي حسّي تعيين شده است. در ضمن اين نتيجه نيز تأييد مي‌كند كه  2- استيل-1- پيرولين تركيب اصلي عطر در برنج است. مطالعه‌ي بعضي از خط‌ها با استفاده از آزمايش‌هاي حسّي مشكل بود. به علت تأثير پارامترهاي مختلف بر مقدار  2- استيل-1- پيرولين در برگ يا دانه (در درجه حرارت گلخانه و طول عمر گياه ) مشكلاتي وجود داشت. به علاوه بعضي از مواد تبخيري ممكن است دخالت كنند، به طوري كه با  2- استيل-1- پيرولين تركيب يا مخلوط شده و تخمين حسّي را دچار اشكال سازند. مشكلات بررسي عطر بعضي از خط‌ها احتمالا به دليل تركيبات نامطلوب مي‌باشد. در گذشته، پينسون (1994) امكان تفرقه را مطابق يك يا دو ژن مغلوب مستقل در تلاقي‌هاي بين ارقام معطر و غير معطر مشاهده كرده بود. اكنون ما در مي‌يابيم كه همه‌ي مطالعات پيوستگي جديد با استفاده از نتايج نشانگر‌هاي ملكولي بر اين اساس استوار است كه عطر توسط يك ژن مغلوب منفرد بر روي كروموزوم شماره‌ي 8 تحت قرار داشته باشد. علاوه براين، دریک تلاقی بررسی عطر باسماتی 370 معلوم شد که درcM 7 نشانگر RAPD به عطر گیاه تک لاد دوبرابر نزدیک بوده است. دو مطالعه جدید دیگری نیز بدون استفاده از نشانگر مولکولی این نتایج را تأیید می کنند. پینسون در سال 1994 دریافت که همه ارقام معطر شامل باسماتی، جاسمین85 و یک جهش یافته دلا، دارای ژن مغلوب یکسانی هستند و این ژن بر روی کروموزوم شماره 8 به سهولت قابل تشخیص است. کاتو و ایتان (1996) تفرق ژن مغلوب منفردی را در یک خط تک لاد جمعیت مشتق از تلاقی BG1 (معطر) در کوشی هیکاری (غیر معطر) تشخیص دادند. مطابق نظرات نویسندگان متعدد، استنتاج های متناقضی پیدا شده است که احتمال آن مي‌تواند به دليل مشكلات بررسي عطر درون دانه باشد. براي نمونه، در نتاج F2 اين تناقض مي‌تواند به ما كمك كند تا اين ژن را در عوض مغلوب بودن، غالب بدانيم. توزيع تفرق، الگوي تفرقه را نيز به شدت مي‌تواند تغيير دهد.

            در اين مطالعه دو ناحيه كروموزوم به عنوان QTL ممكن كنترول كننده سطح عطر شناسايي شد. اين QTL ها توضيح مي‌دهند كه چرا بعضي از خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر داراي عطر كمتر از رقم آزوسنا (والد معطر) هستند. از اين نتايج مي‌توان تصور كرد كه چرا در شدت عطر ارقام برنج معطر يك شيبي وجود دارد. همه‌ي پروره‌هاي معطر ژن عطري مغلوب اصلي 2-استيل-1-پيرولين يكساني را حمل مي‌كنند كه برروي كروموزوم شماره 8 قرار گرفته است، ولي داراي  QTL هاي مختلف مؤثر بر شدت عطريشان خواهند بود. براي مثال، رقم جاسمين85 كه از برنج خائوداوك مالي105 به دست آمده، كمتر معطر است. ممكن است كه QTL‌هاي همانند آن‌ها در خلال به وجود آمدن  جاسمين85  به وسيله نوتركيبي از دست رفته باشند. اين مدل براي پينسون  (1994) انديشه‌ي خوبي را فراهم كند و او پيشنهاد كرد كه تفاوت‌هاي بين ارقام مختلف از نظر عطر به دليل ايجاد جهش‌هاي همين ژن برروي كروموزوم شماره‌ي 8 مي‌باشد.

 

 

 كاربرد

      درحال حاضر به‌كارگيري اين نتايج عبارت است از امكان واردكردن ژن اصلي عطر به كمك نشانگرهاي مولكولي به ارقام پرمحصول غير عطري كه سريع‌تر از تلاقي برگشتي به روش دورگ‌گيري مي‌باشد. سودمندي اين روش‌ها عبارتند از: (1) كاهش تعدادنسل‌هاي لازم تا دو نسل با استفاده از انتخاب تلاقي برگشتي (BC1) انفرادي با در صد زيادتر آلل‌هاي برگشتي، (2) حذف كامل كشش پيوستگي، (3) دنبال كردن مستقيم آلل‌هاي عطر در نسل‌هاي متوالي به وسيله‌ي نشانگرها، بدون نياز به مراحل خود گرده افشاني كه در طرح‌هاي زادگيري سنتي براي واردكردن صفات مغلوب ضروريند. در حال حاضر تلاش براي واردكردن ژن عطر به IR64 به كمك نشانگرها در جريان است (لوريكس،1997). انتخاب به كمك نشانگرها يكي ديگر از كاربردهاي پيشرفته است،كه ژن اصلي واطلاعات QTLها را مي‌تواند در شاخص‌هاي انتخاب دخالت دهد. براي ساير QTLها در جهت اثبات وجود عطر در نتاج بزرگ تر موانعي وجوددارد. براي اين كار، خط IR64 × تك لاد دوبرابر آزوسنا به منظور تعيين مقدار 2- استيل –1- پيرولين در سال 1998 براي تشخيص QTL مطالعه شد. يك نقشه‌ي خوب قطعات كروموزومي پيرامون عطر به صورت اولين مرحله جداسازي و همسان‌سازي ژن اصلي مي‌توانست آغاز شود. مقايسه توالي‌ها براي اين ژن بين ارقام معطر به منظور تأييد اين كه همه‌ي ارقام معطر به طور دقيق داراي آلل يكساني هستند، اهميت زيادي دارد. تغيير شكل هر رقمي را مي‌توان متصور نمود. با اين حال، نكات بسيار مهمي درباره‌ي انتخاب ارقام معطر پرمحصول بايستي روشن شود. همان‌طور كه بيان گرديد، ارقام معطر اغلب خصوصيات زراعي نامطلوبي مانند كم محصولي، كاهش تعداد خوشه و دانه، پوكي زياد و خرمنكوبي سختي را از خود نشان مي‌دهند. با اين حال، اين مطالعه نشان مي‌دهد كه حل مشكل انتخاب ارقام معطر پرمحصول امكان‌پذير است (كاتو و ايتاني1996). از اين گذشته مشكل كيفيت دانه به مشكل عطر نمي‌تواند محدود باشد. در حقيقت، تعدادي از نشانويژگي‌هاي ديگر مانند محتويات آميلوز، درجه حرارت ژلاتيني، پيوستگي ژل، انبسط حجمي پس از پخت دانه و غيره نقش مهمي در كيفيت يك رقم دارند. به همين دليل ماهيت ذهني كيفيت اندكي پيچيده ترمي‌شود.           

 

منابع:

       1-     Bienvenido O. Juliano (1985) Rice chemistry and Technology, International Rice research Institute, PHILIPPINES.

2 -  International Rice research Institute (1979) Chemical Aspects Of Rice Grain Quality,  International Rice research Institute, PHILIPPINES.

3Lorieux M. (1998) Genetic and biochemical analysis of aroma in rice, Orstom – Lrgapt, BP 5045, 34032 Montpellier Cedex 1, FRANCE.

  1- عادلی مسبب ف. (1380) بررسی کیفیت دانه در اصلاح برنج ، هفته نامه فلاحت ایران شماره های 583 – 575 ، اصفهان.

  2 -  عادلی مسبب ف. (1376)  بررسی کیفیت دانه در برنج دورگه، مجله زیتون شماره 135، وزارت جهاد کشاورزی، تهران.

3 –  عادلی مسبب ف. (1381)  تأثیر عناصر غذایی خاک در کیفیت برنج، هفته نامه فلاحت ایران شماره های 604 و 608، اصفهان

 

نویسنده: یوسف جعفری (حشره شناس)

 

کرم سبز برنج Naranga aenescens(Lep: Noctuidae)

 

کرم سبز برنج ازسال 1352در استان گیلان وجود داشته ولی به عنوان یک آقت تلقی نمی گردید تا اینکه در سال های 1357تا 1359 بدلیل بالا رفتن جمعیت آن مورد توجه قرار گرفت و بعد از کر م ساقه خوار برنج به عنوان آفت درجه دوم محسوب گردید.

کرم سبز برنج در اکثریت کشور های آسیایی از جمله فلیپین ، ژاپن ، هندوستان و......

وجود داشته و در این کشور ها نیز یک آفت درجه دوم است.

شکل شناسی:

 

حشرات بالغ کرم سبز برنج (پروانه ) نرو ماده از لحاظ رنگ بال و اندازه متفاوت بوده و به عبارت دیگر دو شکل جنسی می باشند .
پروانه ماده:

 

پروانه ماده زرد کم رنگ که لکه های تیره تر از آن (قهوه ای کم رنگ) سطح بال را می پوشاند دروضعیت استراحت که بال های پروانه به صورت شیروانی قرار می گیرند لکه های بال به هم متصل شده و به صورت دو عدد هشت  نزدیک بهم قرارمیگیرند.اندازه پروانه ماده دو سانتیمتر می باشد.

پروانه نر

 

رنگ پروانه نر متمایل به قرمز همرا ه با لکه هایی کمرنگتر از آن ودر حالت استراحت لکه ها بهم پیوسته و به شکل سه عدد هشت دیده می شوند . اندازه پروانه ماده یکی ونیم سانتی متر است.

تخم :

 

تخم های پروانه کرم سبز برنج به شکل کروی (پخ) و دارای شیار. تخم ها ابتدا به رنگ لیمویی و دوروز بعد هاله قهوهای رنگی در اطراف تخم را در بر می گیرد که نشانه رشد جنین است.اندازه تخم چهاردهم میلی متر است

 لارو:

 

لارو های کرم سبز برنج به رنگ سبز و دارای دو نوار سفید رنگ در قسمت پهلویی . در سنین لاروی پایین ، تمامی لارو ها دارای نوار ودرسنین بالا تعدادی فاقد نوارمی باشند

اندازه لارو های سنین آخر دو نیم سانتس متر می باشد. تعداد پا های شکمی لارو ها کامل نبوده و بنابراین در زمان راه رفتن پا های عقبی به پا های جلویی نزدیک شده و لارو به صورت وجبی حرکت می کند.

شفیره:

 

شفیره به رنگ قهوهای و اندازه آن پنج تا هفت میلی متر است

زیست شناسی:

 

کرم سبز برنج به صورت شفیره در داخل غلاف های باقیمانده برنج در مزرعه ، در داخل برگ های پیچ خورده علف های هرزحاشیه مزارع و همچنین درسطح خاک مزرعه زمستان گذرانی می کند . بنابراین شفیره های زمستان گذران داخل مزرعه در اثرعوامل مختلف از بین می روند به طوری که جمع آوری آنها در فصل زمستان مشکل می باشد. ازاواسط فروردین ماه تا اوایل اردیبهشت ماه حشرات کامل (پروانه) از شفیره های زمستان گذران خارج و در روی برگ های برنج در خزانه تخم ریزی می نماید. زمان فعال شدن پروانه ها در استان گیلان ده درجه سانتی گراد و بهترین زمان تخم گذاری 25 درجه سانتی گراداست.

پروانه های ماده بیش از شصت درصد تخم ها را روی برگ  و ما بقی را درپشت برگ و روی غلاف (بسیار کم) می گذارد. تحم ها  یک ردیفه و تعداد کمی نیز دو ردیفه که بین یک تا چهار عدد می باشد که اکثریت به صورت انفرادی و تعداد پنج تایی و شش تایی  بندرت مشاهده می شود تعداد تخم پروانه کرم سبز برنج تا 231 عد نیز شمارش شده است.. تخم گذاری از روزدوم شروع و می تواند تا روز سیزدهم ادامه یابد در شرایط  آزمایشکاه بیشترین تخم گذاری نیز در روز های هفتم و هشتم می باشد. تفریخ تخم ها بین 7-3 روز بوده که میانگین آن 4 روز می باشد طول عمر پروانه های ماده بین 13 -1 روز و طول عمر پروانه های نربین 9-1 روز  متفاوت است.

لارو های تفریخ شده از تخم در نزدیکی نوک برگ و تعداد کمی هم نیز در قسمت قاعده برگ مسقر شده و از پارانشیم برگ تغذیه می کنند که در اثر تغذیه برگ ها به صورت لکه یا نوار های سفید مشاهده می شوند. درسنین بالاتر لارو ها از دو طرف پایین کناره های برگ تغذیه کرده و وقط رگبرگ اصلی آنرا باقی می گذارند و در بعضی مواقع 3-2 سانتی متری انتهای برگ رگبرگ اصلی خورده شده و نوک برگ به اندازه همان 3-2 سانتی متر  در سطح خزانه شناور می شود از آنجاییکه لارو ها کوچک و همرنگ با برگ برنج هستند مشاهده آنها حتی در سطح خزانه مشکل می باشد . بنابراین با مشاهده نوک برگ های جدا شده در خرانه و همچنین مشاهده لکه های سفید روی برگ ها می تواند علایم آلودگی  خزانه به کرم سبز باشد. و در زمین اصلی نیز با تکان دادن بوته ی برنج که باعث افتادن لاروها در سطح مزرعه و همچنین  حرکت در داخل مزرعه که باعث چسبیدن لاروها به لباس می گردد به وجود آفت در مزرعه پی برد.و درمراحل بعد که برگ ها مورد تغذیه شدید قرار می گیرنداز نشانه های وجود آفت در مزرعه می باشد.

لارو های کرم سبز که در اثر تکان دادن بوته های برنج در سطح آب مزرعه قرار می گیرند از بین نمی روند و به عبارت دیگر غرق نمی شوند بلکه با مو هایی که درسطح بدن دارند در اب شناور باقی مانده و با حرکات کرمی شکل خود را به بوته های برنج  رسانده و نجات می ابند.ولی چنانچه لارو  ها در آب غوطه ور شود از بین خواهند رفت.

تغذیه لارو ها فقط ازبرگ برنج بوده و تغذیه  ازسوروف و دم روباهی نیز مشاهده شده است.

کرم سبز برنج 5 سن لاروی دارد و میانگین طول دوره لاروی آن 18 روز است که در مرحله آخر ،لاروها در نزدیکی نوک برگ مستقر شده و نوک برگ را به طرف پایین خم و با ترشحت دهانی خود آن را به قسمت پایین تر برگ می چسبانند و دو طرف آنرا با تار مسدود نمده ونوک برک برنج را به صورت پیله در می آورند. لارو ها در مرحله آخر پیله سازی نصف بدن خود را از پیله خارج و از دو طرف کناره برگ (قسمت پایین پیله) تغذیه می کنند و با این عمل پیله های برگی شکل که لارو در داخل آن می باشد از برگ جدا ودر سطح آب مزرعه شناور می شوند. در بعضی مواقع رگبرگ اصلی کاملا قطع نمی شود و در وزش باد در ناحیه تغذیه شده شکسته و روی برگ آویزان می شود و تعدادی از لارو نیز از کناره های برگ پایین پیله تغذیه نمی کنند و پیله برگی در نوک برگ باقی می مانند.

در شرایط آزمایشگاه لارو ها در داخل برگ علف های هرز نیز شفیره می شوند که این وضعیت در شرایط مزرعه کمتر اتفاق می افتد. لارو ها در داخل این پیله ها تبدیل به شفیره می شوند و پیله یا شفیره های شناور در جریان جرکت آب قرار می گیرند و چنانچه جریان آب شدید باشد شفیره های یک مزرعه به قسمت های پایین تر انتقال می یابند و این امر باعث می شود مزرعه ای که در نسل اول آلوده بوده در نسل دوم فاقد آلودگی به کرم سبز باشد.

تمامی شفیره های نسل اول و دوم  آفت در انتهای برگ تشکیل می شوند و اکثریت آن ها از برگ جدا شده و در جریان آب سطح مزرعه  قرار می گیرند. در نسل سوم آفت که اکثریت شفیره ها به دیاپوز می روند در داخل غلاف برگ های پایینی (نزدیکی طوقه) تبدیل به شفیره شده . شفیره هاییکه در انهای برگ یا در سطح آب قرار دارند نسل چهارم آفت را تشکیل می دهند که بعد از پایان این نسل تمام شفیره های آن در داخل غلاف پایینی برگ به شفیره تبدیل می شوند.بنابراین نتیجه گرفته می شود که کرک سبز برنج دارای چهار نسل بوده که جمعیت نسل چهارم آن پایین می باشد. شفیره هایی که در علاف برگ های پایینی تشکیل می شوند شفیره های زمستان گذران هستند و به عبارت دیگر زمستان گذرانی  کرم سبز برنج به صورت شفیره است.

لازم به ذکر است که در شرایط آزمایشگاه تعدادی از شفیره ها فاقد پیله برگی بوده وتعداد کمی ازشفیره های نسل دوم نیز به دیاپوز می روند.

روند پرواز پروانه کرم سبز برنج:

 

قبل از سال 1375 تحقیقاتی که در مورد این آفت انجام گرفته بود نتیجه گرفته شده بود که نسل اول آفت (پروانه های حاصل از شفیره های زمستان گذران) جلب نور نمی شوند بنابراین در رسم منحنی روند پرواز آفت روند پرواز نسل اول آفت خالی بود. که بعد از سال 1375 که مشخص گردید که بین شکل ظاهری پروانه های حاصل از نسل زمستان گذران با شفیره های حاصل از فصل زراعی  تفاوت بارزی وجود دارد و از طرفی جمعیت بسیار پایین نسل اول باعث گردید که روند پرواز نسل اول آفت از نظر پنهان بماند . که در این ارتباط شفیره های زمستان گذران آفت که در اواخر مرداد از مزرعه جمع آوری ودر زیر شیروانی  یک ساختمان  نگهداری شده بودند در سال بعد روند پرواز نسل اول آفت مشخص گردید .

لازم به ذکر است پروانه های ماده ای که از نسل زمستان گذران جمع آوری ، و به منظور تعیین ترجیح میزبانی در قفس های داخل مزرعه رهازی می شدند ، پروانه های نر هم زمان با آنها که در طبیعت وجود داشتند اطراف قفس های مذکورجلب می شدند.

روند پرواز های نسل های بعدی آفت را می توان با یک تله نوری مشخص نمود که منحنی جمعیت نر و ماده آن طبق شکل ضمیمه شده می باشد.

همان طوری که در منحنی پرواز مشخص است اوج پرواز نسل های اول ، دوم و سوم برای هردوجنس کاملا مشخص بوده ولی روند پرواز نسل چهارم آن مشخص نمی باشد و این نشان می دهد که جمعیت بسیار پایین نسل چهارم آفت با جمعیت اواخر نسل سوم ادغام گردیده است و چنانچه شرایط آزمایشگاهی و قفس های داخل مزرعه وجود نمی داشت جمعیت پایین نسل چهارم آفت مشخص نمی گردید.

با شکار پرونه های کرم سبز برنج با تله نوری و فانوسی نسبت جنسی نر به ماده بترتیب 8/15 و 5/4 می باشد در ضمن این نسبت جنسی برای پروانه های حاصل از شفیره های زمستان گذران 9/0 ، برای شفیره های فصل زراعی 8/0 و شفیره های پرورش یافته 2/1 می باشد.

دشمنان طبیعی کرم سبز برنج:

Naranga aenescens (Lep: Noctuidae)

 

 

زنبور پارازیتویید Trichogramma spp  

 

زنبور پارازیتویید Trichogramma spp که گونه غالب آن در استان گیلان  T.brasicae   می باشد یکی از دشمنان تخم کرم سبز برنج است که تخم های نسل های دوم به بعد آفت را به میزان زیاد پارازیته می نماید و از آنجاییکه جمعیت لارو های آفت در قسمت های سایه مزارع بیشتر می باشد وبه عبارت دیگر پروان های ماده قسمت سایه مزارع برنج را برای تخم ریزی نسبت به نفاط دیگر مزارع ترجیح می دهند به همان میزان نیز جمعیت زنبور (تخم های پارازیته شده آفت) در این گونه نقاط بیشتر می باشد. زنبور تریکوگراما که اکثریت تخم پروانه ها را پارازیته می نماید با این وصف میزان پارازیتسم  آن نسبت به تخم سایر پروانه ها بیشتر می باشد. آخرین میزبان این زنبور در استان گیلان تخم پروانه برگ خوار توری تبریزی (Nyctiola  asisatica) می باشد.  

زنبور پارازیتویید  Itoplectes sp

 

در بیشتر منابع  این زنبور که پارازیتویید شفیره کرم سبز برنج می باشد با نام I.narangae گزارش شده است از آنجاییکه گونه آن از یک منبع موثق تایید نشده است بهتر است زنبور مذکور با گونه نا مشخص ذکر گردد. با این وصف این زنبور روی شفیره های زمستان گذران فعال بوده و بیش از70% شفیره های زمستان گذران را پارازیته می نماید که این  می تواند در کنترل آفت بسیار موثر باشد. این زنبور پارازیتویید حداقل دو نسل روی شفیره های مذکور ایجاد می کند.

زنبور پارازیتویید Apanteles sp

 

در بعضی از منابع گونه این زنبور با نام Apanteles ruficrus  گزارش نموده اند که پارازیتویید لارو کرم سبز برنج می باشد لارو های این زنبور به تعداد 5-3 عدد از داخل بدن لارو تغذیه می کنند بعد از پایان تغذیه که متلاشی  کردن  بدن لارو را به همراه دارد روی سطح بدن متلاشی شده و یا در نزدیکی آن پیله های بسیار کوچکی ایجاد کرده و حشره کامل زنبور بعد از پایان شفیرگی پیله را سوراخ و زنبور از آن خارج می گردد. این زنبور می تواند تا 80% لارو کرم سبز برنج و 12% لارو کرم ساقه خوار برنج را پارازیته نمایید. در ضمن زنبور پارازیتویید دیگر  با نام Carops  با جمعیت بسیار پایین لارو های کرم سبز برنج را پارازیته می نماید. از رفتار تخم گذاری زنبور  اینکه تخم را در نزدیکی لارو گذاشته و لارو زنبور بعد از تفریخ وارد بدن لار کرم سبز برنج می گردد.

سن Andrallus spinidens

 

یکاز شکارگر های لارو کرم سبز برنج سن Andrallus spinidens  می باشد تعداد تخم های این شکارگر را بین 1084- 11 و متوسط آن را 370 عدد گزارش نموده اند .این سن چند میزبانه بوده و پوره های سنین پایین آن در روز 2-1 و سنین بالای آن از 7-2  لارو آفت را از بین می برند . این شکارچی از خزانه تا برداشت برنج در مزرعه فعال بوده که بیشترین فعالیت آن بعد از برداشت برنج روی لارو کرم ساق خوار برنج می باشد.

 

از شکاگر های دیگر این آفت می توان ازسیرسیرک (Gryllus sp ) ، سوسک دراکولا (Paederus fuscipes) ، انواع عنکبوت ها که مهمترین آن Lycosa pseudonnuata ، زنبور زرد خانگی( Polistis gallicus ) و پرنده آکایی (sp Larus ) می باشند.

 عوامل بیماری زا:

 

موسکاردین سفید Beauveria bassiana

 

موسکاردین یک کلمه ایتالیایی و به معنی شکلات (نقل) است و از آنجاییکه لارو های آلوده به این بیماری قارچی بعد ازمرگ به شکل نقل در می آیند ، این بیماری به این نام معروف شده است. در رطوبت بالا مسلیوم های قارچ در بدن لارو نفوذ کرده و باعث متلاشی شدن محتویات داخلی بدن لارو می گردد. لارو ها 5-3 روز بعد از آلودگی می میرند و بعد از آن هیف و کنیدی های همراه آن تمام سطح بدن لارو را می پوشانند.و آنرا به شکل نقل در می آورند. در بعضی از کشور ها این قارچ را همراه با یک حشره کش دز پایین بر علیه آفات بکار می برند.این قارچ را در محیط های کشت  جوشانده آرد ،دانه ذرت و همچنین در محیط های آبکی تولید انبوه می کنند. از آنجاییکه  قارچ موسکاردین در حرارت وبویژه در رطوبت بالا فعال می باشد و این شرایط برای مزارع برنج استان گیلان از اواخر تیر ماه لغایت اواسط شهریور ماه فراهم است بنابراین لارو های نسل سوم وچهارم آفت به این بیماری مبتلا می شوند.و در بعضی از سال ها از اپیدمی مناسبی برخوردار است و باعث کنترل آفت می گردد.

موسکاردین سبز Metarhizium anizopliae

 

این قارچ تمام خصوصیات قارچ موسکاردین سفید را دارد با این تفاوت که رنگ آن سبز است.موسکاردین سبز برای فعال شدن نیاز به رطوبت بیشتری نسبت به موسکاردین سفید دارد و به این دلیل بعد ازموسکاردین سفید در مزرعه برنج فعال می باشد ودر بعضی از سال ها نیز بندرت در مزارع دیده می شود. لازم بع ذکر است که این دو بیماری هر چند که در لیست دشمنان طبیعی قرار گرفته اند ولی در  پرورش کرم ابریشم به عنوان عوامل بازدارنده تولید بشمار می روند و چنانچه کنترل نشوند خسارت زیادی وارد می نمایند.

ویروس چند وجهی N.P.V

 

ویروسها یکی از عوامل بیماری زای مراحل مختلف حشرات بویژه در مرحله لاروی آن می باشند و از علایم آن اینکه لارو ها بعد از مرگ سیاه و آبکی  شده ازدوپای عقبی آویزان می شوند که با کوکترین ضربه بدن لارو پاره و محتویات داخلی آن که پر ازویروس N.P.V می باشد در هوا پخش می گردد.این بیماری بوسیله تخم نیز منتقل می شود و ممکن است سال ها در بدن حشرات باقی مانده و بدون اینکه بیماری ایجاد کند .این بیماری در بعضیاز سال ها بندرت درمزارع مشاهده می گردد.

ترجیح میزبانی کرم سبز برنج

Naranga  aenescens (Lep: Noctuidae)         

یوسف جعفری

 

این مطالعه در یک گلخانه شیشه ای با حداقل دمای 10 و حداکثر دمای 5/32 درجه سانتی گراد و همچنین با حداقل رطوبت 52 و حداکثر99 در صد انجام گرفت.دراین گلخانه چهار قفس پرورش به ابعاد 80*80*150 سانتی متر مورد استفاده قرار گرفت که در داخل آنها چهار گلدان به قطر 30 سانتی متر به صورت طرح بلوک کامل تصادفی قرار داده شدند . جوانب قفس ها با پارچه توری سفید محصور گردید . گلدان های حاوی خاک مزرعه درتشتک های آب قرار داده شدند. در بررسی نسل اول آفت شرایط خزانه طبیعی درداخل گلدان ها ایجاد شد درنسل های بعدی در داخل هر گلدان یک بوته ازهررقم برنج نشا گردید و رشد بوته ها همانند رشد آنها در شرایط طبیعی بود  در این آزمایش از چهار رقم برنج غالب منطقه به نام های صدری  بینام  خزر و سپیدرود استفاده گردید.

در شرایط مزرعه و در بخش سایه برای هر نسل آفت چهار بلوک در نظر گرفته شد که درهر بلوک هر یک ازارقام برنج مورد نظر در سه نقطه و دریک ردیف نشا گردیدند و بلوک ها با قفس هایی همانند گلخانه محصور شدند. در داخل هر قفس در هردو شرایط تعداد6-4عدد پروانه ماده و دو برابر آن پروانه نر رها سازی گردید. با تخم ریزی پروانه های ماده بر روی ارقام مورد آزمایش و شمارش آنها ترجیح میزبانی آفت از لحا ظ تخم ریزی روی گیاه برای سه نسل در شرایط گلخانه و برای دو نسل در شرایط مزرعه مورد مطالعه قرار گرفت . تجزیه تحلیل داده ها ی بدست آمده با استفاده از برنامه های IRRISTAT حاکی ازعدم وجود ترجیح میزبانی نسبت به این ارقام بود دراین راستا از شفیره های زمستان گذران در دو بخش سایه و آفتاب مزرعه به فواصل 15 روز به ازا 30 بوته برنج و 30 بوته رقم خزر در آفتاب 13 نمونه برداشته شد و با استفاده از برنامه فوق نشان داده شد که جمعیت آفت در بخش سایه نسبت به بخش آفتاب بیشتر است .

نتیجه کلی این که کرم سبز برنج در چهار رقم مورد آزمایش فاقد ترجیح میزبانی است و بالا بودن جمعیت آفت در بخشی از مزرعه به محل قرار گرفتن رقم در مزرعه بستگی دارد و نوع رقم در این مورد نقشی ندارد.

گزارش نتایج تحقیقاتی برنج دورگه(هیبرید) - ابوبکر جوهر علی (از هندوستان) فعال تحقیقاتی در ایران

Executive Summary Report

The Iranian government considering the need for hybrid rice technology, had hired me to initiate and intensify the research work on hybrid rice at RRII, Rasht Iran. I was stationed at Rice Research Institute of Iran, Rasht to guide the hybrid rice program of Iran from 9th May, 2003 to 8th May, 2005. To initiate the task entrusted to me, firstly I had studied and carefully identified the weaknesses and strengths of the ongoing hybrid rice program and based on which effective strategies were formulated. This study also encouraged me to prepare a project entitled “Promotion of hybrid technology for sustainable rice production in Iran for financial assistance (0.4 million USD) from Technical Cooperation Programme (TCP) under FAO for capacity building in hybrid rice technology. However besides this a national hybrid rice project has been submitted for financial assistance of 1.5 million USD from the Agricultural Ministry for a 5 year period (2005-2009) that includes 22 sub-projects involving different disciplines and also for the establishment of Nikshahr for conduct of paddy off-season nursery.  Yet another project was formulated to support the training component especially designed for extension agents and farmers of Guilan province was prepared and submitted to Guilan Provincial Agricultural Organization. The foremost task for me was to identify key scientists to develop an effective research group comprising 35 scientists while trying to cross link them across different research centers. Capacity building was one of the essential objectives and was targeted effectively by training 115 persons on hybrid rice technology that included 3 training sessions on both hybrid rice cultivation and seed production. GRH1 hybrid (IR58025A/IR42686R) was identified as promising hybrid after    testing it in 6 farmers field locations against Khazar over the last two years. GRH1 hybrid gave high average yield of 8.5 tonnes/ha in comparison to Khazar with 6.0 tonnes/ha. In the national rice crop yield competition, the GRH1 hybrid rice farmer Shakofe won the first prize for producing 13 tonnes/ha against Kadous with 8 tonnes/ha in Abkenar, Anzali, Guilan province. The hybrid seed production practices have been standardized to give 1.2 tonnes/ha from 0.3 tonnes/ha in the past. Research personnel and technicians were given hands on training to improve the hybrid seed production techniques.  The purity of the GRH1 hybrid seed production was recovered to safe limits by replacing the impure parental seed materials. The hybrid rice source nursery (germplasm) was invigorated by adding 2860 different entries. The different nurseries in hybrid rice breeding were established with proper codes and standardized with proper procedures for handling. Six new long slender CMS lines were introduced and three of them were found to be stable for complete sterility. Seventeen new hybrid combinations were introduced directly from IRRI and elsewhere and five of them were found to out yield GRH1 by 1.0 tonnes/ha and AT 4 hybrid was shorter in duration by nearly three weeks as compared to GRH1. Two hundred and eighty kg of GRH1 hybrid seed is now available for deploying it in 14 ha during the 2005 cropping season. However, for enhancing the productivity of the hybrids, varieties and landraces, I happened to be quite successful in introducing the Leaf Colour Chart (LCC) technology to Iran by giving them training to 115 scientists, farmers and extension personnel. We further confirmed by conducting field trials, a LCC reading of 3 suitable for Hashemi and 4 for Khazar and GRH1. This technology reduced the use of N fertilizer by 35 kg for Hashemi while the yield of hybrid increased by 1.6 tonnes/ha over the recommended N plot by only addition of 31 kg of N fertilizer. Farmers cultivating traditional land races will be benefited by use of LCC since the required N fertilizer gets lowered thereby reducing lodging and blast incidence in traditional landraces. We had also prepared easy to read pamphlets for LCC and GRH1 hybrid rice cultivation for effective dissemination.

The success of hybrid rice project would enable Iran to become self sufficient in its rice requirement on a long-term basis. Hybrid rice technology as a strategy to sustain the rice production levels in Iran needs to be developed in a phased manner and in the first phase starting from (2005-2009) we have requested the government to finance about 1.5 million USD for intensification of hybrid rice research. Government may need to finance two million USD during the second phase (2009-2014) for developing strategies and means to sustain the self sufficiency beyond 2015. However, during my first two years over here we could partially address the issues on capacity building, standardizing GRH 1 seed production techniques, LCC technology, invigorating the hybrid rice source nursery and developing new hybrid combinations. Besides this, five second generation rice hybrids have been identified with one tonne more than GRH1 and quality on par with it. Wide-scale adoption of hybrid rice technology is only possible through proper policy support and financial backing. Indeed, if we happen to adopt hybrid rice technology in a proper and timely manner, we will be attaining self sufficiency in rice production for Iran by 2010.

I like to thank all the scientists & technical staff for their kind support and cooperation during this period. My sincere thanks to Dr Alinia, Director General, Rice Research Institute of Iran, Rasht for giving me full research support and cooperation to make all this happen into a reality.

Dr Jauhar Ali

National Coordinator

(Hybrid & Molecular Rice Breeding Program of Iran)

& Consultant (IRRI-Iran project),

Rice Research Institute of Iran,                                    

 PO Box 1658, Rasht, Iran

 Introduction

Rice grown over in Iran is completely irrigated and the production level in the year 2003 was relatively quite impressive with 3.3 million tonnes from 0.615 million hectares of harvested rice area with an average productivity of 5.0 tonnes/hectare. However, with the recent trend in impressive paddy production levels above 3.0 million tonnes during 2002 and 2003 is primarily due to wide scale adoption of improved varieties and production technologies (Figure 1). However, for further increase in rice production of Iran with limited resources like land and water will be a challenging task especially with consumer demand largely favouring superior grain quality.  Iran imported rice with highest quantity of 1.2 million tonnes in the year 2000 by spending nearly 337 million $ USD but in recent years with increased adoption rate of improved varieties and favourable climatic conditions the imports have been reduced to 0.94 million tonnes. However, with recent fluctuations in the availability of surplus rice from rice exporting countries is being viewed seriously by International food policy planners especially considering next 22 years when the rice demand in Asia alone will be increased by 40% more of what is currently being produced. During the same period many of the rice exporting countries will be finding it difficult to sustain their surplus rice to trade with. In this context, Iran needs to develop a well drawn plan to attain self sufficiency in rice production. The following are the three key objectives that should be considered as foundation (i) To become self sufficient in rice requirement (ii) To improve the yield level of quality rices for meeting domestic need (iii) To make rice farming sustainable. Amongst the available approaches, the most viable option is to pursue hybrid rice technology for Iran based on the success achieved in India, Vietnam and Philippines. Hybrid rice technology will be delivering  hybrids with medium quality on a short term basis with 1.5 to 2.0 tonnes per ha advantage over improved check variety like Khazar while superior quality with high yields can be combined in the hybrids provided a systematic approach is followed on a long term basis. Iranian breeders have been experimenting with hybrid rice as early as 1987 with the introduction of Chinese CMS lines like V20A and W32A. However, serious efforts were made from 1991 by screening the testcrosses for potential maintainers and restorers in local Iranian germplasm using IR62829A and IR58025A. Many of the Iranian germplasm were found to be usable maintainers, which further encouraged the breeders to develop their own CMS lines like the KhazarA, NematA, NedaA, DashtA, ChampaA and Amol3A. But lack of restorers in Iranian local germplasm jeopardized the development of rice hybrids. The government considering the need for hybrid rice technology had hired me to initiate and intensify the research work on hybrid rice at RRII, Rasht Iran. I was stationed at Rice Research Institute of Iran, Rasht to guide the hybrid rice program of Iran from May 2003 onwards.  Prior to joining this position I was working as in the capacity of Project Scientist with Genome Mapping Lab, International Rice Research Institute, Philippines (2000-2003) and a regular staff [Assistant Professor, (senior scale)] of Tamil Nadu Agricultural University, Coimbatore, India.

Amongst the several approaches contemplated for sustainable rice production in Iran, hybrid rice technology utilizing molecular tools was worthwhile to be pursued. The initial success of hybrid rice technology ensured the rice farming itself to become more sustainable especially under higher cultivation and input costs. However, molecular breeding efforts were initiated to sustain the technology for Iranian conditions, the hybrids must combine the superior grain quality characteristics of traditional land races i.e. Hashemi, Domsiah with high yielding ability of the semi-dwarf improved varieties along with disease & insect pest resistance (blast, sheath blight, stem borer) while trying to develop a cost effective seed production package.

Recently with the success of identifying GRH1 rice hybrid that gave impressive results especially over last two years in on-farm trials conducted in 6 fields raises our hope to establish this technology for Iran. And yield levels of GRH1 ranged from 8.5 to 13 tonnes/ha with an advantage ranging from 1.5 t/ha to 3.5 t/ha over improved varieties. It is interesting to note that two hybrid rice farmers bagged the national rice crop yield competition this year (2004) with impressive yield returns. Despite the good cooking quality of this hybrid which was evaluated by 60 farmers and extension agents, the market price for this hybrid is yet to be determined and established in the favour of the farmers. Therefore, the government intervention is urgently required for giving a minimum support price equivalent to Khazar in the market place until the GRH1 gets by itself a fixed and assured market price. Development and evaluation of second generation hybrids are underway with increased yields and reduced duration as compared to GRH1. Further, several hybrids performed extremely well in comparison to local improved and traditional check varieties under national trials conducted over 6 locations across the country. Results show the rice hybrids in general show their inherent capability to perform better and exploit the longer photoperiodic conditions in varied agro-climatic situations in Iran. Thus, the immediate necessity is to train enough man power to produce the required quantity of hybrid seeds on a regular basis for the best available hybrid combinations. However, it is important to keep a diversity balance in the adoption area for hybrids, improved varieties and traditional landraces in equitable proportions (Table 1). Determining the  target hybrid rice area by identifying high and low productivity areas within the potential paddy growing provinces of Iran needs to be carried out for the hybrid rice deployment. In order to make Iran self sufficient in its rice production by 2010, we may need to produce 2.79 million tonnes of milled rice (4.0 million tonnes of paddy) at the population growth rate of 1.07% (Figure 4). Recently, after tasting the success of achieving self sufficiency in wheat production, all efforts must be made for repeating the same for rice, to enable  Iran to become self sufficient in rice production by 2010.

     Strategy adopted to step up the ongoing hybrid rice program of Iran during this two year period was centered on the following:

·      The identified hybrid GRH1 was tested in larger areas and a public opinion through market intelligence and consumer preference was addressed through scientific approaches by conducting on-farm trials, field days and demonstrations before making any attempt for its release.

    Strengthened the research base and manpower in hybrid rice by conducting 3 training programmes in which 115 persons that included researchers, farmers and extension personnel besides several discussion sessions both in the field and laboratory.

   Research efforts were made to develop new hybrids using newer sources of male sterile lines and restorers with superior grain quality: A total of 240 testcrosses were made and 6 promising new combinations were identified. Five second generation rice hybrids identified for field testing and seed production with one tonne more than GRH1 and quality on par with it.

· To develop strong parental line breeding program through conventional, molecular breeding and random mating composite population (RMCP) approaches: Parental line improvement program through RxR and BxB crosses were initiated. Besides random mating composite populations were established for developing early and late restorer and maintainer lines.

· Economic analysis for hybrid technology was initiated using estimated costs.

· Studies on prospects of TGMS/PTGMS lines based two line hybrid rice technology was initiated by test verifying six TGMS/PTGMS lines.      

· Molecular rice breeding program has been initiated and the anther culture needs to be still refined for increasing callusing and regeneration efficiency. Besides Marker assisted selection (MAS) is being adopted for hybrid rice breeding program on a regular basis.

Summary of the work carried out prior to my joining: status report

Iran realizing the need for an organized research on rice formed the Rice Research Institute of Iran(RRII) in 1993 at Rasht, in Guilan province. From this institute several improved rice varieties were released like Khazar, Nemat Sepidroud, GIL 1, 3, Bejar, Dasht, Amol3, Fajr, Dorfak, Kadous, Shafagh, Sahel and Neda. Currently the area under improved rice varieties is around 30% of the total rice area and is being cultivated mostly in Mazandran province. Iranian breeders have been experimenting with hybrid rice as early as 1987 with the introduction of Chinese CMS lines like V20A and W32A. However, serious efforts were made from 1991 by screening the testcrosses for potential maintainers and restorers in local Iranian germplasm using IR62829A and IR58025A. Many of the Iranian germplasm were found to be usable maintainers which further encouraged the breeders to develop their own CMS lines like the KhazarA, NematA, NedaA, DashtA, ChampaA and Amol3A. But lack of restorers in Iranian local germplasm jeopardized the development of rice hybrids. After a thorough search for restorers recently a variety named Sepidroud was found to possess the restorer genes. This restorer could not be directly used since it was quite early by 25 days to the male sterile line IR58025A thus being difficult to bring about an effective flowering synchrony. Simultaneously IR56 was found to restore NedaA, an Iranian developed male sterile line. Therefore the breeders at present using the IRRI bred male sterile line like IR58025A and restorers like IR56, IR42686, IR62030R and IR60966R have successfully developed  a couple of promising hybrids in comparison to improved check varieties like Khazar, Nemat and Neda. The seed production of such hybrids was of quite less quantity and quality. These hybrids needs to be further tested before its official release.

4.  Research structural changes

 a. Hybrid rice research network was established:

The hybrid rice research organizational network is important to achieve the overall objectives of the programme and for smooth functioning. The task of the Lead Center (LC) i.e. Rice Research Institute of Iran, is to coordinate the research activities and to assess the progress made from time to time. Rice hybrids developed by different centers and IRRI will be shared between the LC and Associate Centers (AC) for their evaluation and adaptability. The lead Center provides the requisite parental material for seed production and for off-season seed multiplication to the rice sub-stations in Chaparasar, Amol and at Khousistan/Baluchistan respectively. The multiplication and on farm trials is coordinated by the Lead Center in consultation with Associate centers. Both LC and ACs are responsible to carry out the front line demonstration for effective extension purpose. The concerned breeder is also responsible for developing the nucleus and foundation seed and also for initially visiting the certified seed producer’s fields. The cooperating centers will be jointly organizing the training programs and contribute efforts for publications. Lead Center is responsible for compilation of annual progress report based on the work carried out at different centers.

This model of organization ensures equal partnership for the all the members of the participating centers whether from research, administration and extension areas. All the research material outcome or products will be shared freely with all the participating institutions but solely be the intellectual property of the Rice Research Institute of Iran under the supervision of AREO and Ministry of Jihad-e-Agriculture.

 b. Integrated hybrid rice breeding program (IHRBP) approach has been initiated for developing improved varieties and hybrids. Concept of IHRBP is quite integrative in nature and brings the scientific staff belonging to different disciplines together in a collaborative manner.

 c. National testing program of varieties and hybrids was suggested. During the year 2004 the 18 hybrids were tested across 4 locations. Hybrids performed relatively better than the local checks in all the locations.

 d. Rice hybrid release mechanism by way of testing and evaluation is suggested and the similar method must be adopted for varietal release.

 e. Rice quality standards was suggested for price fixation. Further, a project is initiated for standardizing rice quality for proper pricing policy for newly released varieties and hybrids.

 5.  Innovative research strategies  initiated

    a. Molecular rice breeding strategy to invigorate the Iranian rice gene pool using Hashemi, Khazar and SA13 as recurrent parent and 45 donor parents (Figure 8). The first set of material has reached BC1F1 (seed basis). During the year 2005, the second backcross wil be made between BC1F1 and respective recurrent parent (RP). By this approach the introgression lines (ILs) will be developed by 2007 and will be utilized for mapping important traits, screening and development of improved varieties and parental lines for hybrid rice breeding program.

    b.Parental line improvement in hybrid breeding through random mating composite populations (RMCP) approach for early and late maturing restorer and maintainer lines (a project initiated). Reconstitution of RMCP will be carried out matching Iranian conditions for quality and duration.

   c.Two line hybrid rice technology will be initiated with the help of PTGMS & TGMS lines which will be suitable for Iranian conditions. The hybrid rice seed production will be carried out in South Iran for catering the hybrid seed requirements of the northern provinces i.e. Guilan and Mazandran. While the PTGMS self seed multiplication will be carried out in Northern provinces with relatively cooler climatic conditions. This will be test verified in the coming seasons of the years 2005-2009.

6. Research achievements made during this two year period

a. The most potential hybrid GRH1(Guilan Rice Hybrid 1)  was identified (Table 5) and verified in On farm trials carried out in 6 locations in farmers field over the last two years and in all locations the hybrid performance was impressive and the farmers were ready to accept this hybrid. Field inspections were made at flowering and harvest. One of the farmers had also used this hybrid for home consumption and found it better than improved variety Khazar in taste and palatability. At Shakofe farmer’s field in Abkenar, Anzali 13.0 tonnes/ha was achieved in the year 2004 and also received prize from the honourable President of Iran. However, the hard work behind this farmer’s success must be given due credit to the hybrid rice research team of Rice Research Institute of Iran, Rasht. During the year 2005, 14 ha of this hybrid will be deployed for the first time.

 CMS multiplication, hybrid seed production and hybrid deployment for the identified hybrids like GRH1 can be increased systematically following the Table 6 for covering an area of  0.2 million ha by 2010 to achieve self sufficiency for Iran. During 2004 the nucleus seed of CMS line IR58025A multiplication for 40 kg was achieved

d.       The 126 testcrosses that were made in 2003 were planted in 2004 for studying the  level of restoration for identifying as many as 22 restorers and 15 maintainer lines.

e. Large scale hybrid rice seed production in 1500 sq m was carried out for IR58025A/IR42686R and produced 0.65 t /ha. The reason for lower hybrid seed yield was attributed to delayed transplanting of cold injured 45 days old seedlings used; no GA spray was given, and rainfall during flowering  time. However, the parental lines were made to synchronize with the help of 2% DAP spray on the male parent. During 2004, the proper flowering synchrony was achieved and as much as 1.2 t/ha of seed was produced. This happens to be the highest seed yield so far achieved in Iran and was twice the amount as achieved in the previous year 2003. The reason for higher yield was proper flowering synchrony and better supplementary pollination by the way of flag leaf clipping and tripping by rope pulling. This yield was achieved without GA application.  However, if GA is applied at 5% flowering, the seed yields of more than 2.0 tonnes/ha can be easily achieved.

f. In 2003, International Rice Hybrid Observation Nursery (IRHON) was conducted with 22 rice hybrids with six improved and international checks at RRII Rasht and Amol in a randomized block design with 3 replications.  Amongst them the best performing hybrids that exceeded by more than 1.5 tonnes over Khazar (3.6t/ha) were IR80117H (5.9 t/ha), IR80127H (5.3t/ha) and IR76708H (5.2t/ha).  This trial clearly demonstrated the performance of the rice hybrids over conventionally bred improved varieties.  However, in 2004 the IRHON was conducted in augmented design with 6 check varieties along with our check hybrid GRH1. Interestingly we identified four hybrids with >0.5 tonnes /ha over GRH 1 but only one hybrid IR80622H matched the cooking quality of GRH1 (Table 9).

g.During the year 2004, 10 CMS and their respective B lines were characterized for their floral  and agro-morphological traits. Amongst them the most promising CMS lines were SA15A, NematA and IR68902A that showed longer stigma length and width with better panicle exertion. Significant differences were observed between A and B lines for anther length, width and panicle exertion.

h.Alternative for GA was identified from a locally available plant source and its crude alcohol extract (designated as NJ) were used in 5 doses i.e. 5, 10, 15, 20 and 25 %. Results showed 25% dose was effective one. However, this indicated less GA content to be in the crude extract and still higher dosage must be tried before making proper conclusions. Proper GA 3 content needs to be estimated in the crude extract.

i.Domsiah dwarf mutants were test crossed for conversion into CMS lines based on their desirable out crossing traits.  And the same mutants have been intercrossed for improving their grain quality in relation to Domsiah parent. During 2004, the 9 F1’s of the testcrosses with Domsiah were raised and 8 of them were found to maintainers. Interestingly, one mutant was found to be a restorer. However, this needs to be verified by a re-testcross. Mapping of this new source of Rf gene will be carried out during 2005.

j. Nitrogen management in hybrid rice was standardized using a Leaf Colour Chart(LCC) for the first time in Iran alongwith a SPAD meter(chlorophyll meter). GRH1 and Khazar required a LCC reading of 4 (SPAD 38 reading) while Hashemi (light green variety) required a LCC reading of 3.0 (SPAD 35 reading). This tool helped us to save 25 kg of Nitrogen in Hashemi with on par yields. However, increased yields were observed for hybrid GRH1 (1.7 tonne more than recommended N plot) with addition of 31 kg N fertilizer.  While only 0.6 tonne/ha increased yield over recommended N plot was observed for Khazar with additional use of just 4.4 kg N fertilizer (Table 10). Besides this 115 persons were trained in LCC tool for the first time in Iran during three training programs. This will be saving the farmers of N fertilizers and at the same time can reduce losses due to lodging and blast incidence.

k. Comparative economic analysis for hybrid rice seed production between adopting manual and mechanized operations were carried out with estimated costs. The results showed an advantage of 20.4 % by adopting mechanization over labour (Table 11). The return to cost ratio for manual was 1.23 while for mechanized operations it was 1.46 (Table 12 and 13). And still it is not a profitable venture in comparison to certified seed production of improved varieties. And the price of hybrid seed needs to be placed between 2.5 to 3.0 USD/ kg for making it attractive for the cooperatives or private enterprises to enter into this small market of only 4000 ha of seed business for  deploying in 0.2 million ha of hybrid rice especially in the beginning stage due to poor experience in seed production. However, after experience and proper training if the yields of the seed production increases to more than 2.5 tonnes/ha the cost of the seed can be reduced to 1.5 to 2.0 USD/kg. Comparative table of seed yield and profit obtained is presented in table 13.

Cost of cultivation of hybrid rice is not much different except for the increased N fertilizer of 31kg /ha (cost 3.0 USD) using LCC against recommended of 80kg N /ha for varieties and traditional landraces. The seed rate of hybrid rice is 20kg/ha against 40-45kg/ha for variety and 60kg for traditional landraces (farmer’s practice). If the

hybrid rice is priced at 17000 Rial (2USD) per kg than the cost is 40USD/ha against varietal seed @1 USD per kg which amounts to same 40 to 45 USD. Keeping the paddy production cost to 10 million Rial per ha we tried to estimate the profit, the farmer will be making by cultivating hybrid rice in place of popular land race, Hashemi and improved variety, Khazar (by fixing the selling price per unit equal to that of Khazar). GRH1 gives 23.1% benefit to the farmer over cultivation of Khazar and 19.2% over Hashemi (Table14). However, the GRH1 is much better in cooking quality and % head rice recovery as compared to than Khazar in the market. In addition to this efforts are underway to carry out market intelligence to find an appropriate price for this hybrid.

The anthers of the best hybrid combination were plated in N6 and L8 medium as many as 2100 and 1800 respectively but recorded a very low callusing efficiency in the range of 0.002 to 0.003%. A total of 6 callus from N6 and 4 from L8 medium were transferred to regeneration medium to only obtain 19 shoot regenerants. Interestingly all of them were albinos and could not be rescued.   

      Understanding the problem we tried to modify the standard N6 media by replacing the carbon source sucrose with maltose 45 mg. And we improved the callusing efficiency up to 3.86% for GRH1 during the year 2004 from 0.003%. Further efforts are underway to standardize the media and pre-treatment of the explants to increase the  callusing and regeneration efficiency.

 

l. Off season nursery at Nikshahr was identified after studying the past 10 year agro- meteorological data (maximum and minimum temperature, sunshine hours, relative humidity) of all the important places representing different climatic zones of Iran. Amongst the three short listed places i.e. Chabahar, Nikshahr, Bahukalat based on the agro meteorological data, the places near Nikshahr (Latitude 26o 13’N, Longitude 60o 12’E)  (i.e Ludiani, Qasrkhand, Hichan) appears to be quite promising based on the strong local support staff, mobility, plastic green house facility, farmer enthusiasm and local accommodation. Technical support of  Mr Pirbaksh Danish, Head, Jihad-e-Agriculture Management of Nikshahr and Mr Habib Raiesi, Deputy Head, Jihad-e-Agriculture Management of Nikshahr whom we have identified as our local collaborators for carrying out the task of raising the off-season rice-breeding nursery and its management. However, two scientists (a plant breeder and an agronomist) must be permanently placed there to handle the research material for generation advancement of research material each year. During the second season they must be able to multiply breeder seed for select varieties suitable for south Iran. They must be also involved in training the local farmers in South Iran for better rice production technologies. 

 m.Recommendations for improving the rice farming in Sistan –Baluchistan province  to sustainable levels:

i.Entire source nursery of  improved and advance lines will be screened during their normal seasons starting in the months of January and June for identifying suitable high yielding varietal replacements.

ii.       Large scale maintenance seed plots for multiplication of male sterile line (A x B) can be attempted in this province during January sown crop. While the A x R seed production can be made in Guilan & Mazandran province in April-May sown crop.

iii. Large scale A x R seed production plots for production of F1 hybrids can be also attempted in this province for their use in Guilan and Mazandran province since the rice area is less and more space isolation  is there for  enhancing seed purity.

iv. In other words, lookout for a possibility of making these farmers as seed growers & producers in the long term strategy for improving their livelihood (ii & iii).

v.Training to farmers on Integrated Pest Management (IPM), Integrated nutrient management and use of  Leaf colour chart (LCC) and other effective methods to reduce the cost of cultivation of rice will be given through provincial agricultural  organization.

 7.Germplasm invigoration

Efforts were made to invigorate the relatively less diverse Iranian rice germplasm as the first step towards improvement. Relatively controlled introgression into elite traditional backgrounds of Hashemi, improved varietal backgrounds of Khazar can be extremely useful without compromising on their quality. Easy deployment of these improved useful introgressions and their consequent utilization in hybrid breeding program. 

a. Lines that were introduced or developed by me from  IRRI, Philippines & elsewhere is with the  RRII, Rasht & Amol for research use

i.  Six new CMS & maintainer lines.

ii. 17 new long slender grain type rice hybrids introduced.

iii. 20 new medium slender to long slender grain type restorers introduced.

iv. 6 new long slender grain type TGMS lines introduced.

v. 2805 molecular bred advance generation (F6-F9) elite lines developed by  me  at IRRI, Philippines were introduced.

 b. Invigoration of the Iranian rice gene pool through molecular breeding program: Introgression lines is being developed in the recurrent parental background of  Khazar, Hashemi  and SA13   by crossing them with 45 donor parents (comprising elite and traditional land races). Under this program genes will be introgressed from 45 donors into Hashemi and Khazar (maintainer backgrounds) and into SA13 (restorer backgrounds). By BC3F1 generation, a large number of selective introgressions will be developed that will be invigorating the Iranian germplasm (figure 8). These improved ILs will be utilized directly after fixing them and for molecular mapping of various traits. 

.    Major out come of the hybrid rice  program during this two year period

(i) Commercial planting of three line hybrid GRH1 in 14 ha in Guilan and Mazandran province. The same hybrid also won the national rice crop yield competition with impressive 13 tonnes/ha at Shakofe farm and received the prize from the Honourable President of Iran. However, it is requested to give due recognition to the hybrid rice team for this enormous feat primarily to boost the morale of the scientists working together.

(ii) Identified 5 promising second generation hybrids with one tonne/ha more yield and good in cooking quality.

(iii) Two early duration hybrids (<120days) identified as AT 2 and 4 were three weeks earlier to GRH1.

(iv) Identified improved parental lines (A and R) for development and exploitation of more heterotic hybrids of desirable grain quality and disease /insect resistance.

(v) Hybrid rice cultivation package of practices were developed from nursery bed to harvest. And LCC technology for hybrid rice GRH1 was standardized for the first time in Iran that increased N-use efficiency. 

(vi) A robust efficient and economic hybrid rice seed production package was developed to give yields up to 1.2 tonnes/ha without GA application.

(vii)  Six usable PTGMS and TGMS lines were identified that showed complete sterility during the rice cropping season at Rasht, indicating them to possess low critical sterility point (CSP).  Amongst them the most promising line was used for making six crosses for developing two line hybrids and will be tested in 2005 cropping season.

(viii)  Rigorously trained manpower sufficiently large to handle hybrid breeding and hybrid seed production within the Institute and extension agents is now made available.

(ix)  Introduction of cooperatives for participating in the exploitation of hybrid rice seed production has been suggested and efforts will be made subsequently to utilize them.

(x)    A large farming community had been made aware of the potential of hybrid rice technology in Iran. A field day organized at the Shakofe farm added much required impetus to this aspect.

(xi)   A molecular breeding program fused with hybrid rice program to generate a strong source nursery had been initiated and will be available by 2009 for further exploitation of heterosis. By this approach we will be also mapping key traits and pyramid them for their use in the hybrid breeding program.

(xii)  A strong hybrid rice research team has been properly identified and sub-projects to address several issues in hybrid rice research was submitted for sustained exploitation of hybrid technology.

11. Key  Recommendations & Suggestions for  Hybrid Rice Research

i)  Hybrid rice technology is the only viable option for achieving self sufficiency in rice production while keeping a equitable balance  in the adoption area of hybrids and varieties vis -a-vis to traditional landraces. (0.2 million ha each).

ii) Two options to be viewed under WTO

 Developing exporting channels for premium   ‘Sadri rices’ to US, Canada, & Europe.

 ► Look out for exploiting hybrid rice seed  business with  neighbouring 

     countries like Pakistan, Turkey and Iraq after successful establishment in  Iran.

iii) Establishment of an off-season nursery at Nikshahr with proper infrastructure and a minimum of two scientists (one plant breeder and an agronomist) are necessary for making realistic progress in rice research.

iv) Maintain a minimum core group of scientific staff for conducting hybrid rice research. A minimum of four M.Sc (Plant breeding) qualified staff is essentially required for RRII, Rasht & Amol. This can be achieved either by transfer of staff from other institutes or recruitment.

v)  Prioritize the hybrid rice research needs within the institute since this is likely to give the required immediate impact on rice production in the country.

vi)  Team work spirit is totally lacking in the institute and projects without any teamwork should not be promoted. Publications in refereed journals and international symposiums must be encouraged especially derived from their research projects. In other words, the scientist should be able to publish his research findings at the end of his/her research project work.

vii) Integrated rice breeding program involving conventional, dihaploid, hybrid and molecular breeding approaches as a new research model has been laid out in the Dept of Plant Breeding, RRII but requires proper financial support.

viii) Pricing policy based on grain and cooking quality must be standardized and emphasized in policy circles. It must be the yardstick for proper pricing of newly released hybrids and varieties nationwide. 

ix) National rice testing program of newly developed inbred lines, hybrids, introduced varieties, cultures and hybrids must become a routine before any release proposals are made utilizing them.

 12. Rice research priorities & strategies for making  Iran self-sufficient in its rice production

• Fundamental shift from commodity based rice research to an ecological, economically and socially sustainable rice farming systems approach.

• Rice extension research wing should be incorporated into rice research institute for bridging the gap between the extension and research by carrying out linking research activites with a wide range of clients eg. Farmers, extension agents, bankers, NGOs, etc.

• Establishment of Off-season nursery in Nikshahr, Sistan Baluchistan with proper facilities and mobility.

• Inter-institutional joint research activities on advance areas of rice research eg. Molecular breeding, biotechnology (ABRII), economics (Agricultural Economic Research Institute (AERI).

Establishment of farm science schools or centers in select areas where the  yield gap is large  with the help of provincial extension system with time bound action plan for delivery of products.

• Proper census of rice area, production and productivity information to be secured carefully for making proper projection plans for future.

• Driving hybrid rice technology on a strong footing with time bound action plan for securing self sufficiency in rice production by the way of development  medium quality dwarf hybrids. Further, development of superior quality high yielding rice hybrids on a long term basis.

Adopt means for securing the livelihoods of rice farmers and making rice farming a profitable venture.

Exploring the prospects of taking additional crop - short duration green manure/oilseed eg.B.napus/ pulse crops/berseem/ragi (Eluesine coracana)

Efforts to make availability of high quality seeds of improved varieties, hybrids, and also genetically purified traditional landraces.

Extending cost reduction technologies like the leaf colour chart (LCC), Integrated Pest Management (IPM), Integrated Crop Management (ICM) skills to farmers, extension agents.

Narrowing down the yield gap- based on yield gap analysis and correcting the yield destabilizing factors

 • Expansion of rice area in a balanced manner between high yielding varieties, hybrids and traditional landraces each comprising to 0.2 million ha.

• Aggressive breeding programme for improving the yield level of traditional  rice varieties without compromising on quality

Adoption of Integrated crop management package for economizing water and nutrient

• A National Rice Testing Programme  in a well represented different rice growing conditions in Iran for release of high yielding adaptable and also location specific varieties.

• Special package for enhancing rice production and productivity in other provinces other than Guilan and Mazandran by taking specific measures.

• Diversification of rice by- products for enhancing rice farm incomes.

• Draw a specific approach plan for WTO pertaining to rice to protect the interests of the rice farmers of Islamic Republic of Iran.

                           

اندازه گيري فسفر خاك به روش اولسن( خاك هاي خنثي و قليايي) و بری (خاک های اسیدی) - فردوس عادلی مسبب

مترجم: فردوس عادلي مسبب

نويسنده: Shiavsnand Tolanur

 

اندازه گيري فسفر خاك به روش اولسن( خاك هاي خنثي و قليايي) 

 

پيش گفتار

فسفر خاك به دوگروه فسفر معدني وآلي طبقه بندي مي شود. بخش اصلي فسفر موجود خاك به شكل معدني است. فسفر معدني به طور دقيق به بخش هاي آپاتيت‏، كلر آپاتيت، هيدروكسيل آپاتيت، كربنات آپاتيت، اكسي- آپاتيت، فسفات‌هاي آهن و آلومينيوم و نيز همراه رس‌هاي سيليكاتي تقسيم مي‌گردد. فسفر آلي معمولا به شكل فسفوليپيدها، اسيدنوكلئيك و اينوزيتول فسفات وجود دارد.

     گياهان فسفر را به شكل يوني به-4OP2H و HPO42-  جذب مي‌كنند. غلظت اين يون‌ها در محلول خاك در يك مقطع زماني معيني خيلي كم و به pH خاك بستگي شديدي دارد. يون  -4OP2H   در pH كم تر از 7.22 و يونHPO42-   در pH بالاتر از 7.22 جذب مي‌گردد. حضور يون‌هاي Fe، Al، Ca ,Mg بستگي به pH خاك به صورت فسفات‌هاي نامحلول رسوب مي‌نمايند. در خاك‌هاي اسيدي بر حسب غلظت  Fe  و Al تركيبات نامحلول فسفات‌هاي آهن و آلومينيوم تشكيل مي‌شود كه چنين فسفري براي گياه قابل جذب نخواهد بود. در صورتي كه در خاك‌هاي خنثي تا قليايي، يون‌هاي Ca و Mg بيش تر وجود داشته باشند، فسفات‌هاي نامحلول Ca و  Mg  را تشكيل خواهند داد و بنابراين، از فسفات‌هاي قابل جذب كاسته خواهد شد. به طوركلي، قابليت جذب فسفر براي اغلب گياهان در دامنه pH هاي خاك 5.5 تا 7 صورت مي‌گيرد.

    دو روش براي اندازه گيري فسفر قابل جذب خاك پیشنهاد شده است: روش اولسون براي خاك‌هاي خنثي و قليايي، روش بری شماره يك براي خاك‌هاي اسيدي.

  اصول

در خاك‌هاي خنثي، قليايي و آهكي، Ca و NaHCO3 فراوان با pH8.5 مورد استفاده قرار مي گيرد. يون HCO3- فعاليت Ca را در خاك ها متوقف مي كند و باعث مي شود تا Ca به صورت CaCO3 رسوب نموده و درنتيجه فسفر آزاد و محلول شود.

تهيه محلول هاي شيميايي

 1) محلول استخراج كننده بي كربنات سديم 0.5 مولار: مقدار 42 گرم بي كربنات سديم خالص را در يك ليتر آب مقطر تازه تهيه شده حل كرده و با اضافه كردن سود يا اسيد كريدريك، pH آن را در 8.5  تنظيم مي كنند.

 2) اسيد كلرو موليبديك(محلول 1.5 درصد موليبدات آمونيوم در اسيد كريدريك 3.5 نرمال): 15 گرم موليبدات آمونيوم را در 400 ميلي ليتر آب مقطر و در اثر گرما حل كرده و ژس از سرد شدن، مقدار 400 ميلي ليتر اسيد كلريدريك غليظ اضافه كرده و آن گاه حجم محلول را به يك ليتر مي رسانند.

 3) كلرور استانو( محلول ذخيره 40 درصد): با حرارت دادن 10 گرم كلرور استانو، SnCl2 ، در 25 ميلي ليتر اسيد كلريدريك غليظ حل مي كنند. سپس محلول را سرد كرده، در شيشه رنگي قهوه اي دخيره مي نمايند.

 4) كلرور استانو( محلول كاري):  در يك مزور 100 ميلي ليتري مقدار 0.5 ميلي ليتر محلول ذخيره كلرور استانو را وارد كرده و حجم آن را به 66 ميلي ليتر مي رسانند.

 5) پودر زغال آكتيو فاقد فسفر: با شستشوي زغال اكتيو با بي كربنات سديم، آن را عاري از سديم مي سازند.

 روش كار

 1) مقدار 2.5 گرم خاک را توزین و وارد یک ارلن مایر250 میلی لیتری نمایید.

 2) 0.5 گرم پودر زغال اکتیو عاری از فسفر به آن بیفزایید.

 3) 50 میلی لیتر بیکربنات سدیم به آن اضافه کرده و به مدت 30 دقیقه بر روی یک تکان دهنده مکانیکی تکان دهید.

 4) با عبور از یک کاغذ صافی واتمن شماره یک آن را صاف نمایید.

 5) مقدار 5 میلی لیتر از محلول زیر صافی را به یک بالن ژوژه 50 میلی لیتری انتقال دهید.

  6) 5 میلی لیتر محلول اسید کلرومولیبدیک اضافه کرده، به آهستگی تکان دهید. آن را مدت 5 دقیقه ساکت بگذارید و تا 40 میلی لیتر رقیق کنید.

 7) یک میلی لیتر محلول کاری کلرور استانو به آن افزوده و فورا تکان داده و به حجم برسانید.

 8) پس از 10 دقیقه و پیش از 20 دقیقه، شدت جذب رنگ آبی را در طول موج nm660 دستگاه اسپکترو فوتومتر بخوانید.

 9) غلظت فسفر را با استفاده از یک منحنی استاندارد تعیین نمایید.

 رسم منحنی استاندارد

 برای رسم منحنی استاندار مقدار 0.2195 گرم پتاسیم دی هیدروژن فسفات خالص شرکت سیگما یا مرک را در یک لیتر آب مقطر حل کنید. این محلول دارای غلظت ppm50 فسفر است. اکنون برای تهیه محلول هایی با غلظت های 0.2، 0.4، 0.6، 0.8، 1.0، 1.5 و 2.0 پی پی ام فسفر به ترتیب 0.2، 0.4، 0.6، 0.8، 1.0، 1.5 و 2.0 میلی لیتر از این محلول را با پی پت برداشته وارد بالن ژوژه های50 میلی لیتری نمایید. یک بالن ژوژه را بدون فسفر و فقط با آب نیز تهیه کنید. به هرکدام از بالن ژوژه ها مقدار 5 میلی لیتر حلال استخراجی، 5 میلی لیتر معرف مولیبدات افزوده و با آب مقطر تا 40 میلی لیتر رقیق کنید. مقدار یک میلی لیتر محلول کاری کلرور استانو اضافه کرده، تکان دهید و سپس به حجم برسانید. پس از 10 تا 20 دقیقه شدت رنگ آبی را در طول موجnm 660 دستگاه اسپکترو فتومتر( ترجیحا مدل پرکین المر آلمان) تعیین کنید. منحنی استاندارد جذب نور را نسبت به غلظت رسم نمایید.

محاسبات

فسفر موجود در خاک:

 

غلظت P بر حسب ppm    حجم محلول استخراجی          حجم بالن ژوژه

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ×ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ × ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ× 2 × 106 ( کیلوکرم بر                 

            106                        جرم خاک            حجم محلول آزمایشی                            هکتار) 

    

 

P2O5 موجود در خاک (کیلوگرم برهکتار) = فسفر موجود × 2.29

 

اندازه گیری فسفر موجود خاک به روش بری(خاک اسیدی)

اصول

فسفات متصل به  Feو Al در محلول استخراج شده به وسیله فلئورورها کنده می شود. محیط اسیدی محلول محلول استخراجی مشابه شرایط pH خاک مزرعه است. فسفات با مولیبدات آمونیوم واکنش داده و کمپلکس های هتروپلی را تشکیل می دهند. این کمپلکس تا اندازه ای توسط کلرور استانو((SnCl2 احیا شده و یک محلول آبی رنگی تولید می کند. شدت رنگ آن در طول موج  nm600 دستگاه اسپکتروفتومتر تعیین می گردد.

3NH4F+3HF+Al-PO4→ H3PO4+(NH4)AlF6

3NH4F+3HF+Fe-PO4→ H3PO4+(NH4)FeF6

تهیه محلول های شیمیایی

1-   محلول استخراج کننده بری (فلئور آمونیوم 0.03 نرمال در اسید کلریدریک 0.025 نرمال): مقدار 1.11 گرم  NH3Fخالص و خشک را در آب مقطر حل کنید. 2 میلی لیتر اسید کلریریک خالص را به آن بیفزایید و به حجم یک لیتر برسانید.

 2 – اسیدکلرومولیبدیک ( مولیبدات آمونیوم 1.5درصد در اسید کلریدریک 3.5 نرمال: 15 گرم مولیبدات آمونیوم خالص (NH4MoO4) را در 300 میلی لیتر آب مقطر حل کنید، کمی گرم نمایید، سرد کنید و 350 میلی لیتر اسید کلریدریک 10 نرمال به آن اضافه کرده و حجم محلول را به یک لیتر برسانید.

3- کلرور استانو( محلول ذخیره 40درصد): 10 گرم ده گرم کلرور استانو خالص را در 25 میلی لیتر اسید کریدریک غلیظ با حرارت کمی حل کرده و سپس سرد کنید. این محلول را در بطری شیشه ای قهوه ای رنگ ذخیره نمایید.

4- کلرور استانو ( محلول کاری): با پیپت مقدار 5 میلی لیتر محلول ذخیره را به یک استوانه مدرّج 100 میلی لیتری انتقال دهید و  با آب مقطر تا 100 میلی لیتر رقیق کنید.

 روش کار

1- مقدار 5 گرم خاک را به دقت وزن کرده، داخل یک ارلن مایر 250 میلی لیتری وارد نمایید

2- 50 میلی لیتر محلول استخراج کننده به آن افزوده و مدت 5 دقیقه بر روی یک تکان دهنده مکانیکی تکان دهید.

3- با یک کاغذ صافی واتمن شماره یک آن را صاف کنید و محلول صاف شده را نگاه دارید.

4- 5 میلی لیتر محلول صاف شده را وارد یک بالن ژوژه 50 میلی لیتری نمایید و 5 میلی لیتر محلول اسید کلرومولیبدیک به آن اضافه کنید و تا 40 میلی لیتر رقیق نمایید.

5- با افزودن یک میلی لیتر محلول کاری کلرور استانو به عمل واکنش رنگی آن کمک کنید و سپس حجم آن را به 50 میلی لیتر برسانید.

6- شدت رنگ آبی تشکیل شده را در طول موج nm 600 یک دستگاه اسپکترو فوتومتر تعیین نمایید و منحنی استاندارد فسفر را بر حسب پی پی ام نسبت به جذب نور رسم کنید.

محاسبات

فسفر موجود در خاک (کیلو گرم بر هکتار):

 

غلظت حاصل از منحنی          حجم محلول استخراج کننده          حجم بالن ژوژه

ـــــــــــــــــــــــــــــــــ × ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ × ـــــــــــــــــــــــــــ × 2 × 106 

         106                          وزن خاک                                5    

 

P2O5  موجود در خاک = فسفر موجود در خاک × 2.29

  فسفر موجود در خاک =P2O5  موجود در خاک × 0.43

میزان فسفر موجود در خاک

اندازه فسفر

فسفر ( کیلو گرم بر هکتار)

P2O5 کیلوگرم بر هکتار)

پایین

90>

20.0>

متوسط

22.0 – 9.0

50.0 – 20.0

بالا

22.0<

50.0 <

مترجم: فردوس عادلی مسبب

منبع: Rice Abstracts, 1987,vol. 10 , No. 4

سمیت نسبی ترکیبات بی فنیل های پلی کلرینه، کوآتر فنیل های پلی کلرینه، و دی بنزوپلی فوران های پلی کلرینه موجود در روغن برنج در موش ها عارضه Yusho را ایجاد می نماید.

        به موش های ماده به مدت 22 روز مواد زیر از طریق دهان خورانده شد: بی فنیل های پلی کلرینه(PCB) یک میلی گرم، کوآترفنیل های پلی کرینه (PCQ) یک میلی گرم، دی بنزوفوران های پلی کلرینه(PCDF) ده میلی گرم و یا مخلوطی از PCB، PCQ و PCDF ( ا میلی گرم + ا میلی گرم + 10 میلی گرم). PCB، PCQ و PCDF مشابه مقادیر آن ها در روغن برنج عارضه Yusho را ایجاد کردند. PCB  ، PCDF و مخلوط آن ها روی موش ها سبب متورم شدن کبد، کاهش کورتیکوئید سرم و افزایش بیماری کبدی شد. هنگامی که PCDF یا مخلوط آن ها داده شد، کاهش مشخصی در آلانین آمینو ترانس فراز و افزایش قابل توجه ای از تری گلیسرید سرم ملاحظه گردید. علت اصلی عارضه Yusho می تواند به دلیل وجود PCDF در روغن فاسد می باشد.

وضع حمل مادرانی که در دوران بارداری از روغن برنج حاوی بی فنیل های پلی کرینه استفاده کرده بودند، با علایم مسمومیت آن مواجه گردیدند.      

مترجم: فردوس عادلی مسبب - فردوس عادلی مسبب

مترجم: فردوس عادلی مسبب

نویسنده: دکتر اس اس ویرمانی

اصلاح کیفیت برنج های دورگه(هیبرید)

چالش اصلی برنج های زیر گونه هندی عبارت است از کیفیت دانه دورگ های هتروتیکی که دارای حداقل شباهت در مقایسه با ارقام خالص زراعی باشند. به این دلیل، هدف اصلی برنامه اصلاح برنج فراهم کردن راه دسترسی به خط های اصلاح شده جدید پرمحصول با کیفیت مطلوب دانه می باشد. اغلب خط های نرعقیم سیتوپلاسمی تهیه شده در مؤسسه بین المللی برنج و بار ور کننده های آن دارای کیفیت دانه همانند ارقام شاهد می باشند. بنابراین، کیفیت دانه چنین دورگ هایی برای کشاورزان بایستی قابل پذیرش باشند. برای اصلاح دورگ های برنج باسماتی، هردو والد به داشتن کیفیت دانه همسنگ باسماتی نیاز دارند. نتایج اقدامات اولیه هند و مؤسسه بین المللی برنج، اصلاح دورگ های برنج باسماتی هتروتیک را امکان پذیر ساخته است. به کارگیری سازگان نرعقیمی حساس به حرارت و کشت بساک، اصلاح دورگ های برنج را شتاب بیشتری می دهد.

 

كشت آزمايشگاهي افوربيا پول شریما (پونیزتیا) - فردوس عادلی مسبب

مترجم: فردوس عادلی مسبب

نویسنده: Walter preil  

كشت آزمايشگاهي افوربيا پول شریما (پونیزتیا)

مقدمه:

فنون كشت آزمايشگاهی برای تكثير توده ای، انبار كردن ذخاير گياهی، حذف عوامل بيماریزا، و نیز برای كار بردهای زاد گيری و اصلاح گیاه(breeding) اهميت زیادی يافته است. در پو نيزتيا، براي باززایی گيا هان از مریستيم، پينه يا سوسپانسيون يا خته ای، روش هایی توصیه شده است. در اين جا روش هاي قابل استفاده اي پيشنهاد خواهد شد ومشكلاتی كه پيش خواهد آمد، تشريح مي شود.

روش كارهاي كشت عمومي:

اجرای كشت آزمايشگاهي پونيزتيا همان روش كارهاي عمومي كه ساير گونه هاي علفي نياز دارند را به دنبال دارد. گياهان پايه پونيزتيا به عنوان منبع زير كشت استفاده مي شوند بايستي در شرايط محيطي به دور از حشرات و  LD  معين و در جه حرارت بهينه اي رشد داده شوند. نوك شاخه ها به طول 3 سانتيمتر قطع گرديده و برگ ها نيز بریده مي شوند و مدت 10 دقيقه در محلولNaOCl   3% ضد عفوني مي گردد وسپس 3بار، هر بار مدت 10 دقيقه در آب خام اتو کلاوشده شستشو داده ميشود تا ماده ضد عفوني كننده NaOCl  خارج گردد. از هر دو قسمت ساقه و انتهاي ساقه ميتوان براي كشت اوليه استفاده كرد. اندازه و نوع زير كشت مورد استفاده به نوع کاربرد كشت بستگي دارد:

 1 - حذف ويروس: مر سيتم ها( نوك شاخه) كوچك تر از5/.  ميلي متر.

 2 - تشكيل پنبه براي اجراي كشت هاي جنين زايي: قطعات ساقه به ضخامت يك ميلي متراز مناطق انتهايي.

قطعات بر روي محیط غذایی MS نيمه جامد شده با آگار کشت داده مي شود. غلظت و تركيب هورمون ها با مرحله كشت تغيير مي كند. شرايط محيطي که به كاربرده مي شوند عبارتند از: درجه حرارت ثابت 24 درجه سانتي گراد، شدت نور 1000 – 500 لوكس كه با لامپ فلور سنت 94 PhillPsTL  فراهم مي شود و دوره نوري 18- 16  ساعت.

هنگا مي كه هدف حذف ويروس با استفاده از كشت مر سيتم باشد، مشاهده مناطق عادي از ويروس كه اغلب در چندين لايه ياخته‌اي انتهايي قرار دارد، بسيار با اهميت مي باشد. بنابر اين، در حد امكان بايستي قطعات كوچكي از انتهاي شاخه را برداشت. اگر چه هنگامي كه اندازه كمتر از 5./ ميلي متر نوك شاخه مورد استفاده قرار مي گيرد و شانس زنده ماندن قطعات گياهي كاهش پيدا مي كند. در عمل براي به دست آوردن تعدادي گياه بايستي كشت داده شود. انتهاي شاخه به طول 2-1 ميلي متر بر روي محيط غذايي كشت مرسيتم رشد داده مي شود و پس از 3 هفته در محيط زيشه زايي براي توليد ريشه كشت مي گردد.

جنين زايي بدني(سوماتیکی) در پينه و كشت سوسپاسيون

جنين زايي بدنی اولين بار توسط استوارد و همكاران (1958) و Reiert (1956) شرح داده شد. در حال حاضر، باززايي گياهی از رويان هاي بدني به نحو مطلوبي پيشرفت كرده است. يكی از سودمندی های رويان زايی بدنی با فن تكثير جوانه محوری مقايسه مي شود، رويان هاي با ساختار دو قطبي مرسيتم شاخه و ريشه است. بنابراين، با کشت كردن آن ها در پونيزتيا، رويان زايي بدني از پينه در محيط مايع را مي تواند القاء دهد و گياه به خوبي رشد نمايد.

كشت و پنبه

براي كشت پينه، قطعات ساقه با ضخامت mm 1 مدت يك هفته در محيط القاي پينه قرار داده مي شود و سپس به محيط غذایی القاء رويان زايي بدني انتقال مي يابد. پس از 3 هفته اين قطعات به محيط تازه اي از همان تركيب غذایی به مدت 3-2 هفته نگهداري مي‏گردد. در طول اين دوره پينه قهوه ای مي شود و ساختار رويان زايي اوليه آن پديدار مي‏گردد. وقتي در محيط غذايي كامل رويان زایی بدني كشت شود، رويان ها در مرحله لپه اي به اندازه 4-3 هفته بالغ می شوند. سپس آن ها مي توانند جدا شده و براي رشد بيش تر در همان محيط غذایی اما فاقد اكسين كشت شوند.

كشت سوسپانسيون 

رشد سوسپانسيون گياهي در محيط غذايي مايع، رشد ريزاند امكان را به دنبال دارد. Peril و همكاران (1988) زمان دو برابركنندگي ياخته پونيزتيا را 60-40 ساعت تعيين كردند، كه به غلظت اكسيژن در محيط غذايي بستگي دارد. سرعت افزايش تعداد ياخته هاي تكثير توده اي گونه هايي كه قادر به باززايي كامل گياه از ياخته هاي منفرد يا انبوه ياخته امید وار کننده می سارد. كشت مايع امكان پذير بودن فرآيند خودكار و كاهش استفاده دستی را پيشنهاد مي كند. در حال حاضر ارزش کار دستی در ریز ازدیادی می تواند برابر 85-65% ارزش كل محاسبه شده باشد.

براي بنا نهادن كشت هاي سوسپانسيون پونيزتيا، پينه هاي متراكم  (اوليه) كه در محيط غذايي القاي پينه نيمه جامد نمو يافته اند پس از 3-2 هفته رشد مي توانند استفاده شوند. پينه ها به ارلن ماير محتوي محيط غذايي كشت سوسپانسيون انتقال يابند و ارلن ها روي يك شيكر با سرعت چرخشي rpm 90 به مدت 3 هفته قرار داده مي شوند. پس از جدا كردن پينه هاي اوليه، توده هاي ياخته ای ریز و ياخته هاي منفرد به روش صافي از محيط غذايي مايع جدا مي شوند و همراه با كاغذ صافي روي محيط القاء رويان زايي بدني كشت مي‏گردند، تا اين كه پينه هاي ثانويه توسعه يابند. اين پينه ها، منبع رشد سريع كشت هاي سوسپانسيون ذخيره است كه بايستي هر10 تا 14 روز واكشت شوند. آن ها به طور عادي با الك هاي استيل 2000-500 ميكرو تر صاف شده و بلافاصله دو سوم حجم از محيط غذايي آن با محيط تازه عوض مي گردد.

      سوسپانسيون ذخيره اي را براي تكثير بيشتر يا براي آزمايش هاي تكثير توده اي در واكنش دهنده زيستي(bioreactor) مي توان مورد استفاده قرار داد. رويان هاي بدني چند روز پس از واكشت كردن سوسپانسيون با تراكم ياخته اي بالا، ظاهر مي شوند.  پس از اين كه تعداد ياخته به كمتر از 10/1 سقوط كرند، مطابق نتايج به دست آمده از گونه هاي گياهي ديگر ، نشان دهنده آن است كه ياخته ها از فاز ساكن چرخه رویشي مشتق شده اند و به طور قابل ملاحظه اي قادر به تشكيل رويان هستند. پس از القاء تشكيل رويان، رنگ سوسپانسيون ياخته از سفيد متمايل به زرد به سبز يا قهوه اي تغيير مي كند. با افزايش تعداد رويان ها، فعاليت ميتوزي ياخته هاي نارويان زا در سوسپانسيون كم مي شود و مي تواند به 90000 عدد بر ليتر برسد.

تكوين رويان ها از ياخته هاي رويان زا آغاز مي گردد و دسته هاي رويان هاي گويچه مانند(globular) تشكيل مي شوند. رويا ن هاي منفرد با بهم زدن سوسپانسيون بر روي بهم زن دوراني جدا مي گردند. در محيط غذایی مايع ، رويان ها معمولا به مرحله گويچه اي و قلبي شكل مي رسند. بدون اجراي مراحل بيش تري مي رسند. رويان ها هنگامي كه پس از مدت زمان طولاني با همان محيط واكشت شوند، شروع به تشكيل پينه مي نمايند.رويان هاي گو يچه اي، بايستي با استفاده از الك و به روش صاف كردن از سوسپانسيون جدا شوند. كاغذ صافي همراه با رويان ها بر روي پتريديش محتوي محيط نيمه جامد فاقد اكسین کشت داده مي شود. پس از 3 هفته رويان هاي تكوين ياخته بطور دستي از انواع گوناگون ساختارهاي غيرعادي مانند رويان هاي چندتايي و پينه داده و توده هاي تمايز نيافته همراه آن، جدا مي گردند.

جدا كردن رويان هاي عادي از پينه دسته اي يا چسبيده به هم و انتقال به محيط جديد با همان تركيب، اثر تحريكي قويي بر روي جوانه زنی رويان دارد. طويل شدن سريع هيپتوكتيل رويان هاي بدني به طور شگفت آوري مشابه رشد كولئوپتيل نشاءها در Invivo است. تمايز درصد بالاي رويان هاي نامنظم بر روي كاغذ صافي، به دليل اين كه تنها اشكال عادي براي رشد بيش تر ظاهرمي شوند، بي نتيجه است. رويان هاي منظم، وقتي به 25-20 ميلي متر رسيدند در خاك بر‏گ و پرليت به نسبت 2 حجم خاك برگ و يك حجم پرليت نشاء مي گردند و در گلخانه قرار داده مي شوند. رطوبت نسبي هوا مدت 3 هفته بایستی حدود 100% و پس از آن تدريجاً به پايين آورده مي شود. ميزان زنده ماندن آن ها 90% مي باشد.

جذب روزانه عناصر ردیواکتیو Th 232 ، U 238 ، Ra 226 و Pb 210 در سبزیجات به وسیله زیستگاه های شهر ریو

مترجم: فردوس عادلی مسبب

جذب روزانه عناصر ردیواکتیو Th 232 ، U 238 ، Ra 226 و Pb 210 در سبزیجات به وسیله زیستگاه های شهر ریو دوجانیرو برزیل.

خلاصه

غلظت رادیو نوکلئوتید های تصادفی طبیعی در غذاهای گیاهی( سبزی های برگی، میوه، ریشه ای، لوبیا و برنج) و محصولات فرآوری شده (شکر، قهوه، پودر کازاوا، آرد گندم، آرد ذرت) اغلب در زیستگاه های قدیمی شهر ریو دو جانیرو مصرف می شود( ریو دوجانیرو، برزیل). 88 نمونه از میان 26 سبزی و محصولات فرآوری، جمع آوری شده و مورد تجزیه تشیمیایی قرار گرفت و معلوم شد، بیش ترین سهم جذب را دیو نوکلئوتید ها از مصرف لوبیا، آرد گندم، پودر کازاوا، هویج، برنج، گوجه و سیب زمینی است. تخمین روزانه جذب مطابق مصرف سبزیجات و محصولات فرآوری شده mbq 1.9 از Th 232 (0.47 میکروگرم)، mbq 2 از U 238 (0.17 میکروگرم)، mbq  19از Ra 226 ، mbq 26 از Pb 210 و mbq 47 از Ra 228 می باشد. محاسبه تأثیر سالانه برحسب جذب سبزیجات و محصولات فرآوری شده با طول عمر طبیعی رادیونوکلئوتیدها برابر با µsv 14.5 گردید. با به حساب آوردن نتایج مصرف شیر و آب ریودوجانیرو این مقدار مصرفی تا  µsv 29 افزایش یافته است.

منبع: rice abstract, 2003, London

اندازه گیری هدایت الکتریکی خاک - فردوس عادلی مسبب

مترجم: فردوس عادلی مسبب

اندازه گیری هدایت الکتریکی خاک

خاک ها از نظر محتویات نمک با هم تفاوت هایی دارند. نمک های محلول خاک شامل آنیون ها و کاتیون هاست. نمک هایی که معمولا در خاک تجمع می یابند عبارتند از: Cl- ، SO44- ، Ca2+ ، Mg2+ ، Na+ به همراه مقادیر اندکی از CO32- ،HCO3-  ، NO3- ، PO43- ، K+ ، NH4- ، B و غیره. این ترکیبات هنگامی که در حد بهینه در خاک حضور داشته باشند، به عنوان مواد غذایی رشد گیاه محسوب می گردند. اما هنگامی که به مقادیر بیش از آن وجود داشته باشند مانند EC> 4ds/m گفته می شود که خاک شور است و برای رشد گیاه مضر می باشد. هدایت الکتریکی را با EC نشان می دهند. اثر زیان آوری غلغت زیاد نمک بر رشد گیاه اساسا به علت فشار اسمزی بالای محلول خاک است که در نتیجه اگزوزموزیز و پلاسمولیز رخ می دهد که از جذب آب و موادغذایی توسط گیاه جلوگیری به عمل می آید.  مسمومیت ناشی از Cl- ، Na+ و غیره نیز در این خاک ها دیده شده است. این خاک ها، بر پایه EC و تحمل به شوری به صورت زیر طبقه بندی می شود:

 (mmhos/cm) EC

تحمل زراعی و شوری خاک

کوچک تر از یک

خاک معمولی، آثار بی زیان در گیاه زراعی

2 – 1

برای سبز کردن بذر بحرانی است

4 – 2

برای رشد گیاهان زراعی حساس مضر است

بزرگ تر از 4

برای اغلب گیاهان زراعی زیان آور است

      

اصول کار

نمک های محلول در خاک به روش هدایت الکتریکی تعیین می شود. محلول ها نسبت به عبور جریان الکتریکی، بستگی به غلظت نمک ها از خود مقاومت نشان می دهند. در غلظت بالای نمک ها مقاومت به عبور جریان کم تر و هدایت الکتریکی زیادتر می گردد. بنابراین، EC به عنوان شاخص غلظت نمک محسوب می گردد. هدایت الکتریکی که عکس مقاومت (R) است با افزایش غلظت نمک افزایش می یابد.

مطابق قانون اهم،

                            1

هدایت <  ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                        مقاومت

 

                         1                                  1

یعنی،   C   <  ـــــــــــــ      یا      R  <  ــــــــــــــــــــ

                        R                                C 

                            1                                        1

یا      C  =  K ــــــــــــــــــــــ        یا    R  =  K ـــــــــــــــــ

                            R                                       C

 

قانون اهم عبارت است از عبور جریان الکتریکی یک آمپر از یک هادی که با نیروی الکتریکی E (ولت) نسبت مستقیم و با مقاومت R هادی ( اهم) نسبت معکوس دارد.

                                                             E

                                                   ـــــــــــــــــــــــــ   =  I

                                                            R   

واحد مقاومت اهم است. نظر به این که، هدایت عکس مقاومت است، واحد هدایت الکتریکی (EC) عکس اهم ( ohm-1  ) یا  Mho است. هدایت الکتریکی محلول استخراج شده خاک عموما با واحد کوچکتری مانند میلی موس بر سانتی متر( mmhos/cm) یا میکروموس بر سانتی متر ( µmhos/cm) در 25 درجه سانتی گراد است. واحد بین المللی (SI) بر حسب زیمنس بر متر (S/m) و واحد کوچک تر آن د زیمنس بر متر (ds/m) می باشد. یک ds/m برابر است با یک mmhos/cm که برابر است با ppm 40/6 یا 064/0 درصد نمک.

فاکتورها و فرمول های تبدیل

  1) میلی اکیوالان بر لیتر (mE/l) = EC  × 10 = ds/m × 10 یا m.mhos/cm × 10

  2) ppm نمک = 640 × EC بر حسب ds/m  یا mmhos/cm

 3) درصد نمک در محلول = 0.064 × EC بر حسب ds/m  یا mmhos/cm

  4) فشار اسمزی محلول در اتمسفر = 0.36 × EC بر حسب  ds/m  یا mmhos/cm

 

آماده کردن سوسپانسیون خاک

برای تعیین نمک های محلول خاک، لازم است با شرایط آن در مزرعه مطابقت داشته و هدایت الکنریکی آن تصویر واقعی ارائه دهد. به این دلیل، محلول استخراجی اشباحی تهیه می شود. در این روش سوسپانسیون که نسبت خاک به آب در آن 1:2 یا 1:2.5 است، تهیه می شود. با ضرب کردن ،هدایت الکتریکی یا غلظت نمک های محلول خاک : آب، 1:2 در عدد 2 و یا خاک: آب ، 1:2.5 در عدد 2.5 مقادیر واقعی نمونه اصلی خاک را نتیجه خواهد داد.

لوازم مورد نیاز

1) بشر 100 میلی لیتری

 2) دستگاه کنداکتومتر

 3) ترازو و جعبه توزین

 4) استوانه مدرج 100 میلی لیتر

 5) بشر50 میلی لیتری      

روش اندازه گیری هدایت الکتریکی خاک(EC)

 

1) 20 گرم از نمونه خاک را در یک بشر 100 میلی لیتری وزن کنید.

2) مقدار 50 میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه نمایید.

3) این مخلوط را به مدت 30 دقیقه به طور متناوب بهم بزنید و به مدت یک ساعت آن را ساکت بگذارید.

4) با استفاده از یک دستگاه کنداکتو متر مقدار هدایت الکتریکی (EC) سوسپانسیون را تعیین نمایید. در صورتی که محلول سوسپانسیون شفّاف نبود، با استفاده از یک کاغذ صافی معمولی آن را صاف نمایید و هدایت الکتریکی محلول شفاف را تعیین کنید.