Document
Characterization and improvement of wheat genotypes of Omani origin for salt tolerance.
Other titles
توصيف وتحسين الطرز الوراثية لمحصول القمح العماني في تحمل الملوحة
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2021
Language
English
Subject
English abstract
Bread wheat (Triticum aestivum L.) is Oman's most important grain crop. However, its production
in the country is constrained by several challenges including salinity. This study, consisting of two
independent experiments, was conducted to characterize wheat genotypes of Omani origin for salt
tolerance and develop management strategies to improve salt tolerance. In the first experiment,
Omani wheat genotypes were characterized for salinity tolerance on morphological, physiological,
chemical, biochemical, and genetic basis. The genotypic responses to salt stress varied
significantly. Salt stress caused significant reductions in plant growth and carbon assimilation, and
these reductions increased as salinity levels increased. However, salinity increased tissue sodium
and chloride, malondialdehyde contents, leaf proline, and antioxidant enzyme activities. Bread
wheat genotypes SIS-12, Sayreea and Messani Black were better tolerant to salt stress due to higher
accumulation of leaf free proline and activities of antioxidant enzymes, and lower tissue sodium
and chloride levels. A high polymorphism information content ranged from 0.73 to 0.87 for the
microsatellite loci, with an average value of 0.81. In the second experiment, the potential of nano sized chitosan-proline seed priming (nano-priming) and biochar application in improving salt
tolerance in wheat genotypes Messani White and SIS-12 was evaluated. Salt stress caused a
significant reduction in the growth and carbon assimilation in both tested genotypes - more so in
the genotypes Messani White. Application of biochar and nano-priming significantly improved
plant growth and carbon assimilation. However, combined use of nano-priming and biochar was
more effective in improving salt tolerance in tested wheat genotypes than the sole application.
Biochar application instead triggered sodium and chloride but contributed to salt tolerance through
an increase in potassium contents, accumulation of proline and activation of antioxidant defense
system. Nano-priming improved the salt tolerance in tested wheat genotypes through ionic
homeostasis, osmotic adjustment and activation of the antioxidant defence system. In conclusion,
a moderate level of genetic diversity in Omani bread wheat genotypes may be exploited to develop
salt tolerant genotypes. Integrated use of nano-proline and biochar may help improve salt tolerance
in bread wheat.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
يعتبر القمح من أهم المحاصيل الحبوب الحقلية في سلطنة عمان. حيث يعد من أهم المحاصيل الغذائية التي يعتمد عليها السكان
في حياتهم اليومية. ومع ذلك فإن إنتاجيته قليله ويرجع ذلك بسبب الملوحة ،ويعتبر محصول القمح من المحاصيل الحساسة نسبيا
للملوحة، حيث تأثرت زراعة محاصيل القمح وإنتاجها بشدة بسبب الملوحة . أجريت هذه الدراسة ، المكونة من تجربتين منفصلتين
لتوصيف وتحسين الطرز الوراثية لمحصول القمح العماني في تحمل الملوحة وتطوير إستراتيجيات في إدارة وتحسين النبات
تحت اإلجهاد الملحي. في التجربة األولى ، تم توصيف الطرز الوراثية للقمح العماني لتحمل الملوحة على أسس مورفولوجية ،
فسيولوجية ، وكيمياء حيوية، والتوصيف الجزيئي لها. أظهرت النتائج االولية وجود إختالفات بين األنماط الجينية في إستجابتها
تحت اإلجهادات الملحية بشكل كبير. اختلفت استجابات النمط الجيني إلجهاد الملح بشكل كبير. حيث تسبب اإلجهاد الملحي حدوث
إنخفاض في نمو النباتات وامتصاص الكربون ، وزادت هذه االنخفاضات مع زيادة مستويات الملوحة. كما أنه إزدادت تراكيز
الصوديوم والكلور في األنسجة النباتية ومحتوى المالونديهايد، والبرولين ونشاط أنزيمات المضادة لألكسدة. من خالله كانت
األصناف الوراثية للقمح: )-12SIS، سريعا، ميساني أسود( متحملة بشكل معتدل إلى شديد إلجهادات الملوحة. وذلك يرجع السبب
لذلك أنها تتميز بإحتوائها على نسبة عالية من البرولين، ونسبة عالية من نشاط األنزيمات المضادة لألكسدة، وإحتوائها على
مستويات منخفضة لمحتوى الصوديوم والكلور في أنسجتها النباتية. من خالل دراسة الطرز الجينية بين األصناف فقد تراوح
محتوى المعلومات المتعدد األشكال العالي بمعدل يبلغ ما بين 0.73 إلى 0.87 ، وبمتوسط يبلغ .0.81 في التجربة الثانية تم
تطوير استراتيجيات لتحسين النبات تحت اإلجهاد الحيوي بإ ستخدام جزيئات النانو برولين المحضرة والفحم الحيوي في تحسين
نمو محصول القمح تحت الظروف الملحية لصنفين من محصول القمح وهما ميساني أبيض و -12SIS. أظهرت النتائج إنخفاض
كبير في النمو، وإزدياد إمتصاص الكربون في كال الصنفين، في حين كان أداء ونمو الصنف ميساني أبيض أكثر إنخفاضا. أدى
استخدام الفحم الحيوي وجزيئات النانو برولين المحضرة إلى تحسين نمو النبات وامتصاص الكربون بشكل ملحوظ، ومع ذلك
كان اإلستخدام المشترك بين جزيئات النانو برولين المحضرة مع الفحم الحيوي كان له أداء وفعالية أكثر في تحسين النمو تحت
اإلجهاد الملحي من إستخدامه منفصال. كان إستخدام الفحم الحيوي دور في إطالق محتويات الصوديوم والكلور،وتحسين النمو
تحت اإلجهاد الملحي من خالل زيادة محتويات البوتاسيوم، وتراكم محتوى البرولين، وتفعيل أنشطة األنزيمات المضادة لألكسدة.
أدت تقنية إستخدام جزيئات النانو برولين المحضرة إلى تحسين تحمل الملوحة ألصناف محاصيل القمح المختبرة من خالل
التوازن األيوني، وضبط الضغط األسموزي، وتفعيل أنشطة االنزيمات المضادة لألكسدة. وأخيرا، إن أهم مخرجات هذه الدراسة
إستغالل التنوع الجيني للطرز الوراثية لمحصول القمح العماني للحصول على أصناف مقاومة للملوحة، ويسهم مستقبال في تحسين
إنتاجية محاصيل القمح العمانية حيث تصبح أكثر متحملة للملوحة من خالل االستخدام المتكامل للتطبيقات والتقنيات الحديثة
لجزيئات النانو البرولين والفحم الحيوي.
في حياتهم اليومية. ومع ذلك فإن إنتاجيته قليله ويرجع ذلك بسبب الملوحة ،ويعتبر محصول القمح من المحاصيل الحساسة نسبيا
للملوحة، حيث تأثرت زراعة محاصيل القمح وإنتاجها بشدة بسبب الملوحة . أجريت هذه الدراسة ، المكونة من تجربتين منفصلتين
لتوصيف وتحسين الطرز الوراثية لمحصول القمح العماني في تحمل الملوحة وتطوير إستراتيجيات في إدارة وتحسين النبات
تحت اإلجهاد الملحي. في التجربة األولى ، تم توصيف الطرز الوراثية للقمح العماني لتحمل الملوحة على أسس مورفولوجية ،
فسيولوجية ، وكيمياء حيوية، والتوصيف الجزيئي لها. أظهرت النتائج االولية وجود إختالفات بين األنماط الجينية في إستجابتها
تحت اإلجهادات الملحية بشكل كبير. اختلفت استجابات النمط الجيني إلجهاد الملح بشكل كبير. حيث تسبب اإلجهاد الملحي حدوث
إنخفاض في نمو النباتات وامتصاص الكربون ، وزادت هذه االنخفاضات مع زيادة مستويات الملوحة. كما أنه إزدادت تراكيز
الصوديوم والكلور في األنسجة النباتية ومحتوى المالونديهايد، والبرولين ونشاط أنزيمات المضادة لألكسدة. من خالله كانت
األصناف الوراثية للقمح: )-12SIS، سريعا، ميساني أسود( متحملة بشكل معتدل إلى شديد إلجهادات الملوحة. وذلك يرجع السبب
لذلك أنها تتميز بإحتوائها على نسبة عالية من البرولين، ونسبة عالية من نشاط األنزيمات المضادة لألكسدة، وإحتوائها على
مستويات منخفضة لمحتوى الصوديوم والكلور في أنسجتها النباتية. من خالل دراسة الطرز الجينية بين األصناف فقد تراوح
محتوى المعلومات المتعدد األشكال العالي بمعدل يبلغ ما بين 0.73 إلى 0.87 ، وبمتوسط يبلغ .0.81 في التجربة الثانية تم
تطوير استراتيجيات لتحسين النبات تحت اإلجهاد الحيوي بإ ستخدام جزيئات النانو برولين المحضرة والفحم الحيوي في تحسين
نمو محصول القمح تحت الظروف الملحية لصنفين من محصول القمح وهما ميساني أبيض و -12SIS. أظهرت النتائج إنخفاض
كبير في النمو، وإزدياد إمتصاص الكربون في كال الصنفين، في حين كان أداء ونمو الصنف ميساني أبيض أكثر إنخفاضا. أدى
استخدام الفحم الحيوي وجزيئات النانو برولين المحضرة إلى تحسين نمو النبات وامتصاص الكربون بشكل ملحوظ، ومع ذلك
كان اإلستخدام المشترك بين جزيئات النانو برولين المحضرة مع الفحم الحيوي كان له أداء وفعالية أكثر في تحسين النمو تحت
اإلجهاد الملحي من إستخدامه منفصال. كان إستخدام الفحم الحيوي دور في إطالق محتويات الصوديوم والكلور،وتحسين النمو
تحت اإلجهاد الملحي من خالل زيادة محتويات البوتاسيوم، وتراكم محتوى البرولين، وتفعيل أنشطة األنزيمات المضادة لألكسدة.
أدت تقنية إستخدام جزيئات النانو برولين المحضرة إلى تحسين تحمل الملوحة ألصناف محاصيل القمح المختبرة من خالل
التوازن األيوني، وضبط الضغط األسموزي، وتفعيل أنشطة االنزيمات المضادة لألكسدة. وأخيرا، إن أهم مخرجات هذه الدراسة
إستغالل التنوع الجيني للطرز الوراثية لمحصول القمح العماني للحصول على أصناف مقاومة للملوحة، ويسهم مستقبال في تحسين
إنتاجية محاصيل القمح العمانية حيث تصبح أكثر متحملة للملوحة من خالل االستخدام المتكامل للتطبيقات والتقنيات الحديثة
لجزيئات النانو البرولين والفحم الحيوي.
Category
Theses and Dissertations
File size
2.12 MB
1
1
