بررسی روابط بین صفات زراعی و فیزیولوژیک در آویشن دنایی (Thymus daenensis subsp. daenensis) تحت شرایط تنش شوری

مقدمه

تنش‌های محیطی بر رشد و نمو گیاهان اثر سوء دارند و سبب کاهش رشد و عملکرد گیاهان می‌شوند. تنش شوری از جمله تنش‌های غیرزنده است که تولید محصولات را در مناطق مختلف به‌ویژه در نواحی خشک و نیمه‌خشک با مشکل مواجه می‌کند و به‌صورت حضور مواد معدنی اضافی یا تجمع نمک در خاک این نواحی بیان می‌شود (Parida et al., 2004). تنش شوری علاوه بر سمیت یونی که به‌واسطه جذب و تجمع یون‌ها در گیاه ایجاد می‌کند، به‌دلیل برهم زدن تعادل اسمزی، جذب آب به‌وسیله گیاه را مختل می‌کند؛ بنابراین نوعی خشکی فیزیولوژیک در سطح سلولی را ایجاد می‌کند و فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه مانند فتوسنتز، تنفس، ساخت پروتئین، سوخت و ساز لیپید و انرژی را تحت تأثیر قرار می‌دهد
 (Asish Kumar & Bandhu Das, 2005). اثر تنش شوری بر همه گیاهان و گونه‌های مختلف یک گیاه مشابه نیست و بنابراین بررسی توده‌ها و یا اکوتیپ‌های مختلف یک گیاه در سطوح مختلف شوری لازم به‌نظر می‌رسد.

آویشن گیاهی معطر از خانواده نعناعیان (Lamiaceae) با خواص ضد نفخ، هضم‌کننده غذا، ضد اسپاسم، ضد سرفه، خلط‌آور، ضد قارچ، ضد باکتری و ضد انگل است و به دلیل داشتن ترکیب تیمول و کارواکرول، از گیاهان دارویی با ارزش و پرمصرف در صنایع دارویی، غذایی و آرایشی بهداشتی به‌شمار می‌رود. این گیاه، بومی غرب مدیترانه و جنوب ایتالیا است
 (Emam, 2008). آویشن دنایی (Thymus daenensis subsp. daenensis) از گونه‌های بومی ایران است که هنوز اهلی نشده است. این گیاه در شمال‌غرب، مرکز و جنوب‌غرب ایران پراکنش دارد که بیانگر سازگاری بالای این گیاه با شرایط خاکی و اقلیمی مختلف است. علاوه بر سازگاری بالا، این گیاه دارای اسانس و تیمول بیشتری درمقایسه با سایرگونه‌های آویشن است (Barazandeh & Bagherzadeh, 2007).

بررسی‌های انجام شده نشان داده است که گزینش بر اساس عملکرد و صفات فیزیولوژیک دخیل در تحمل به تنش، باعث افزایش کارایی جذب و مصرف آب، بیشتر شدن طول دوره فتوسنتز و در نتیجه استفاده مؤثر از مواد فتوسنتزی می‌شود؛ بنابراین بهتر است که انتخاب ژنوتیپ‌های حاصل از برنامه‌های به‌نژادی، بر اساس صفات فیزیولوژیکی، عملکرد و کل ماده خشک انجام شود (Winter et al., 1988). بر این اساس، درک سازوکارهای فیزیولوژیکی و زراعی مرتبط با تحمل ژنوتیپ‌های گیاهی در برابر شوری حائز اهمیت است و می‌تواند در انتخاب و معرفی ارقام مناسب برای شرایط شور بسیار مفید باشد. با توجه به تفاوت بسیار بین اکوتیپ‌های محلی گیاهان دارویی از نظر صفات مختلف، استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره به‌منظور بررسی و معرفی صفات مؤثر در عملکرد این گیاهان و در نتیجه شناسایی اکوتیپ‌های برتر می‌تواند بسیار مفید باشد. بررسی روابط بین صفات با استفاده از ضرایب همبستگی ساده، تنها رابطـه خطـی بین دو صفت را نشان می‌دهد و به‌ همین دلیل، توجه تنها به ضرایب همبستگی ساده بین صفات نمی‌تواند صـحیح باشـد. بنابراین باید از یک روش آماری بر پایه روابط علت و معلولی استفاده نمود تا ضمن بررسی روابط بین صفات، اهمیت صفات مؤثر بر صفت وابسته نیز برآورد شود. با استفاده از تجزیه علیت می‌توان ضرایب همبستگی را به اثرات مستقیم و غیرمستقیم متغیرهای مستقل بر متغیر وابسته تقسیم کرد و صفات مستقلی را که دارای اثرات مهم‌تری هستند، به‌عنوان معیارهای انتخاب جهت افزایش صفت وابسته در نظر گرفت (Selvaraj & Nagarajan, 2011).

نتایج حاصل از بررسی ضرایب همبستگی در آویشن باغی (Thymus vulgaris L.) نشان داده است که بین وزن خشک شاخساره با کلروفیل a، کلروفیل b و پرولین، ارتباط مثبت و معنی‌دار وجود داشت، ولی ارتباطی بین وزن خشک شاخساره با کاروتنوئید مشاهده نشد. نتایج تجزیه به عامل‌ها نشان داد که چهار عامل، در مجموع 98 درصد از تغییرات کل داده‌ها را بیان می‌کنند (Ghaderi et al., 2017). در مطالعه انجام شده در گیاه علف‌جارو
(Bassia scoparia L.) در سطوح مختلف شوری مشاهده شد که وزن خشک، با سدیم همبستگی منفی و معنی‌دار و با نسبت پتاسیم به سدیم، همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت، ولی بین وزن خشک با میزان نسبی آب برگ و پتاسیم ارتباطی دیده نشد. تجزیه رگرسیون مرحله‌ای (وزن خشک کل به‌عنوان متغیر وابسته) در این پژوهش نشان داد که تعداد شاخه جانبی و سطح برگ، بیشترین میزان تغییرات مربوط به وزن خشک را توجیه می‌کنند و صفات فیزیولوژیک بررسی شده مانند میزان سدیم، پتاسیم، میزان نسبی آب برگ، وارد معادله رگرسیون مرحله‌ای نشدند (Mehdikhani et al., 2020). نتایج حاصل از ضرایب همبستگی بین برخی از صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک گیاه کوشیا (Kochia scoparia) در سطوح شوری نشان داد که بین ماده خشک کل با کلروفیل a، کلروفیل b و میزان نسبی آب برگ، همبستگی مثبت و معنی‌دار وجود داشت، ولی بین ماده خشک کل با کاروتنوئید همبستگی دیده نشد. مدل برآورد عملکرد ماده خشک با استفاده از صفات مورد مطالعه نشان داد که بین صفات مورد بررسی، میزان فتوسنتز، محتوای نسبی کلروفیل، رنگدانه‌های فتوسنتزی و فنول کل، همبستگی مناسبی با تولید ماده خشک در کوشیا داشتند (Kafi et al., 2013). نتایج حاصل از رگرسیون گام‌به‌گام با استفاده از وزن خشک 100 چترک به‌عنوان متغیر وابسته در  25  جمعیت لعل‌کوهستان (Oliveria decumbens Vent.) نشان داد که صفات طول میانگره، طول برگ، وزن تر 100 چترک، نسبت وزن خشک به تر و نسبت کلروفیل a به b وارد مدل رگرسیونی شدند.

با توجه به اهمیت گیاه دارویی آویشن دنایی، مطالعات اندکی روی این گیاه در شرایط محیطی مختلف انجام شده است و با بررسی‌های صورت گرفته مشخص شد که مطالعه روابط بین صفات فیزیولوژیکی و زراعی در شرایط تنش شوری برای اکوتیپ‌های مختلف این گیاه انجام نشده است و این پژوهش یکی از اولین مطالعات در این زمینه می‌باشد. با توجه به مطالب گفته شده، هدف از این مطالعه، شناسایی صفات فیزیولوژیک و زراعی مؤثر بر وزن خشک اندام هوایی در گیاه دارویی آویشن دنایی با استفاده از روش‌های همبستگی ساده، رگرسیون گام‌به‌گام و تجزیه علیت در شرایط تنش شوری بود.

مواد و روش‌ها

به‌منظور بررسی روابط بین صفات در گیاه دارویی آویشن دنایی در دو شرایط بدون تنش و تنش شوری 120 میلی‌مولار کلرید سدیم، آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه با طول دوره روشنایی 16 ساعت، تاریکی هشت ساعت و دمای 25-20 درجه سانتی‌گراد در سال 1397 در شهر ابرکوه (طول جغرافیایی 53 درجه و 16 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 31 درجه و هفت دقیقه شمالی و ارتفاع از سطح دریا 1550 متر) اجرا شد. بذرهای 12 اکوتیپ مورد مطالعه از استان‌های اصفهان (اصفهان، فریدن، فریدونشهر و سمیرم)، مرکزی (اراک1، اراک2 و شازند)، لرستان (خرم‌آباد1، خرم‌آباد2 و الیگودرز) و همدان (همدان و ملایر) جمع‌آوری شد. برای کاشت از گلدان‌های سه کیلوگرمی استفاده شد که با خاک زراعی، ماسه و خاک‌برگ به نسبت یکسان پر شدند. برای زهکشی مناسب و جلوگیری از تجمع نمک در گلدان‌ها، در کف گلدان‌ها از بافت درشت استفاده شد. بذرهای آویشن دنایی به‌مدت پنج دقیقه در محلول هیپوکلریت سدیم دو درصد جهت ضدعفونی کردن قرار داده شد. بذرها پس از شستشو با آب مقطر، درون گلدان کشت شدند. پس از سبز شدن و در مرحله شش برگی، عملیات تنک‌کردن انجام شد به‌طوری‌که در هر گلدان سه گیاه حفظ شد. پس از استقرار کامل گیاهچه‌ها و در مرحله 12-10 برگی، تنش شوری اعمال شد. تا قبل از اعمال شوری، گلدان‌ها به میزان یکسان و هفته‌ای سه بار آبیاری شدند. سطح شوری مورد استفاده برای جلوگیری از شوک اسمزی و همچنین ممانعت از اعمال ناگهانی تنش، از 30 میلی‌مولار کلرید سدیم آغاز شد و به‌تدریج در گلدان‌ها غلظت‌ بیشتر شد. آبیاری با آب شور به‌صورت زه‌آب بود تا نمک درون خاک تجمع نیابد. بعد از چند بار اعمال تنش، از آب خروجی از ته گلدان‌ها برای اندازه‌گیری EC خاک با استفاده از دستگاه هدایت‌سنج Jenway) مدل 4510)  استفاده شد و در نمونه‌هایی که شوری آب بیش از اندازه بود، آبشویی انجام شد تا به میزان مورد نظر برسند. در مرحله 50 درصد گلدهی، صفات طول برگ، ارتفاع بوته، سطح تاج‌پوشش، تعداد ساقه در بوته و وزن خشک اندام هوایی اندازه‌گیری شدند. برای تعیین سطح تاج‌‌پوشش، ابتدا میانگین بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین قطر تاج‌‌پوشش هر اکوتیپ محاسبه شد و مقدار حاصل به‌عنوان قطر دایره‌ای فرضی در نظر گرفته شد و با استفاده از فرمول محاسبه مساحت دایره، مقدار تاج‌‌پوشش هر اکوتیپ بر حسب سانتی‌متر مربع محاسبه شد. برای اندازه‌گیری وزن خشک اندام هوایی، بوته‌ها در مرحله 50 درصد گلدهی برداشت شدند و در سایه و در دمای 40 درجه سانتی‌گراد خشک شدند و سپس با استفاده از ترازو با دقت 01/0 گرم وزن آن‌ها اندازه‌گیری شد و در نهایت وزن خشک اندام هوایی برحسب گرم در بوته تعیین شد. پس از پایان اعمال شوری، صفات فیزیولوژیکی شامل میزان پرولین، کلروفیل a و b، کاروتنوئید، میزان عناصر سدیم، پتاسیم، نسبت سدیم به پتاسیم، میزان آب نسبی برگ و درصد نشت‌یونی نمونه‌ها اندازه‌گیری شدند.

برای اندازه‌گیری پرولین برگ، نمونه‌های برگ تر در 10 میلی‌لیتر اسید سولفوسالیسیلیک سه درصد به‌وسیله هاون،هموژن شدند و عصاره حاصل صاف شد. دو میلی‌لیتر اسیداستیک و دو میلی‌لیتر ناین‌هیدرین به دو میلی‌لیتر از عصاره صاف شده فوق، اضافه ‌شد. محلول حاصل به مدت یک ساعت در حمام آب گرم در دمای 100 درجه سانتی‌گراد قرار داده ‌شد. سپس برای پایان یافتن واکنش، لوله‌های آزمایش در داخل یک بستر یخی قرار گرفت و چهار میلی‌لیتر تولوئن به هر لوله اضافه شد و به مدت 30 ثانیه تکان داده ‌شد. پس از 30 ثانیه همزدن و جدا شدن دو فاز از یکدیگر، فاز رنگی تولوئن در بالا قرار گرفت و فاز آبی جدا شد. غلظت پرولین نمونه‌ها در تولوئن با استفاده از اسپکتروفتومتر (Unico مدل UV2100) در طول موج 520 نانومتر اندازه‌گیری شد و در نهایت با توجه به منحنی استاندارد حاصل از غلظت‌های مختلف پرولین، غلظت آن بر حسب میلی‌گرم بر گرم وزن تر محاسبه ‌شد (Bates et al., 1973).

برای سنجش میزان نشت‌یونی، ابتدا بافت تازه اندام هوایی گیاه انتخاب شد و پس از شستشو با آب مقطر درون لوله آزمایش قرار گرفت و 10 میلی‌لیترآب مقطر به آن اضافه شد و به‌مدت دو ساعت درون حمام آب گرم با دمای 32 درجه سانتی‌گراد قرار گرفت و میزان هدایت الکتریکی نمونه ها (EC₁)  با دستگاه هدایت‌سنج Jenway) مدل 4510) اندازه‌گیری شد. سپس لوله آزمایش در دمای 121 درجه سانتی‌گراد و فشار یک اتمسفر به مدت 20 دقیقه اتوکلاو شد و پس از خنک شدن لوله‌ها تا دمای 25 درجه سانتی‌گراد، میزان هدایت الکتریکی نمونه‌ها (EC₂) دوباره اندازه‌گیری و درصد نشت‌یونی با رابطه زیر محاسبه شد (Hamed et al., 2007):

درصد نشت‌یونی =(EC₁/EC₂)×100       رابطه (1)

به‌منظور اندازه‌گیری میزان نسبی آب برگ، ابتدا وزن برگ‌های تازه (Fw) اندازه‌گیری شد و سپس برای تعیین وزن آماس (Tw)، برگ‌ها در دمای اتاق به مدت 24 ساعت داخل آب مقطر قرار داده شدند و پس از خشک شدن آب روی برگ‌ها، وزن ‌شدند. سپس برگ‌ها در آون در دمای 70 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قرار داده شدند و وزن خشک آنها (Dw) تعیین ‌شد. با استفاده از این مقادیر، میزان نسبی آب برگ با رابطه زیر محاسبه ‌شد (Qasim et al., 2003):

رابطه (2)

برای تعیین مقادیر کلروفیل a و b و کاروتنوئید، نیم گرم از برگ‌های تازه با استون 80 درصد ساییده شد. سپس نمونه‌ها به‌مدت 10 دقیقه با سرعت 6000 دور سانتریفیوژ شدند و پس از آن، مقادیر کلروفیل a، b و کاروتنوئید، به‌ترتیب در طول‌ موج‌های663 ، 645 و 470 نانومتر به‌وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر (Unico مدل UV2100) قرائت شد. غلظت رنگدانه‌ها با استفاده از رابطه‌های زیر و بر حسب میلی‌گرم بر گرم وزن تر نمونه محاسبه شد (Arnon, 1967):

رابطه (3)

Chlorophyll a = [(12.25 (A663)-2.55 (A645)]V/100W               

رابطه (4)

Chlorophyll b = [(20.31 (A645)-4.91 (A663)]V/100W               

رابطه (5)

Car.= 1000(A470)-3.27 (Chl.a)-104 (Chl.b)/227

در رابطه‌های بالا، V: حجم محلول صاف شده )محلول فوقانی حاصل از سانتریفیوژ)، A: جذب نور در طول‌موج‌های 663، 645 و 470 نانومتر و W: وزن تر نمونه بر حسب گرم می‌باشد. برای تعیین میزان سدیم و پتاسیم در برگ گیاه، از روش هضم تر استفاده شد (Hejazi et al., 2004) و سپس میزان سدیم و پتاسیم با استفاده از دستگاه فیلم‌فتومتر (Jenway مدل PFP7) بر حسب میلی‌گرم بر گرم وزن خشک اندازه‌گیری شدند.

تجزیه واریانس صفات بر اساس طرح آزمایشی مربوطه پس از بررسی نرمال بودن داده‌ها انجام شد. برای درک روابط بین صفات مورد مطالعه، ضرایب همبستگی ساده پیرسون بین صفات، محاسبه شد و جهت تعیین صفات مؤثر بر وزن خشک اندام هوایی به‌عنوان صفت وابسته، از آزمون رگرسیون گام‌به‌گام استفاده شد. جهت تعیین اثرات مستقیم و غیرمستقیم صفات مستقل بر وزن خشک اندام هوایی، از روش تجزیه علیت استفاده شد. به‌منظور انجام تجزیه‌های آماری از نرم‌افزارهای SPSS (نسخه 23) و Minitab (نسخه 17) استفاده شد.

نتایج و بحث

تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه نشان داد که بین اکوتیپ‌ها و بین شرایط آزمایش، تفاوت معنی‌دار (p<0.01) برای تمام صفات مورد مطالعه وجود داشت (جدول 1). برهمکنش تنش × اکوتیپ برای صفات کلروفیل a، کاروتنوئید، سدیم، پتاسیم، نسبت سدیم به پتاسیم و سطح تاج‌پوشش معنی‌دار بود (جدول 1). معنی‌دار شدن اثر اکوتیپ برای این صفات مورد مطالعه، بیانگر وجود تنوع ژنتیکی بین اکوتیپ‌ها از نظر این صفات و امکان بررسی صفات در این اکوتیپ‌ها با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره می‌باشد.

جدول 1- تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در اکوتیپ‌های آویشن دنایی

Table 1. Variance analysis of studied traits in Thymus daenensis subsp. daenensis ecotypes

ns، * و ** : به‌ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

ns, * and **: Non-significant and significant at 5% and 1% of probability levels, respectively

ادامه جدول 1

Continued Table 1

ns، * و ** : به‌ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد

ns, * and **: Non-significant and significant at 5% and 1% of probability levels, respectively.

همبستگی بین صفات

نتایج حاصل از همبستگی صفات مورد مطالعه (جدول 2) نشان داد که در هر دو شرایط آزمایش، وزن خشک اندام هوایی با کلروفیل a و b، پتاسیم، میزان نسبی آب برگ، سطح تاج‌پوشش، تعداد ساقه در بوته و طول برگ همبستگی مثبت و معنی‌دار و با نسبت سدیم به پتاسیم و نشت یونی همبستگی منفی و معنی‌دار داشت. سدیم با وزن خشک اندام هوایی فقط در شرایط تنش شوری همبستگی منفی و معنی‌دار داشت و در شرایط بدون تنش، بین این دو صفت همبستگی وجود نداشت (جدول 2) که این موضوع، اهمیت صفت سدیم را در شرایط تنش شوری نشان می‌دهد. با توجه به نتایج به‌دست آمده می‌توان گفت صفات کلروفیل a و b، پتاسیم، میزان نسبی آب برگ، سطح تاج‌پوشش، تعداد ساقه در بوته و طول برگ، برای افزایش وزن خشک در گیاه آویشن دنایی مفید می‌باشد. بر اساس نتایج همبستگی بین صفات می‌توان این‌گونه استنباط کرد که با افزایش صفات مؤثر در تراکم اندام‌های هوایی مثل سطح تاج‌‌پوشش، طول برگ و تعداد ساقه در بوته، وزن خشک اندام هوایی افزایش می‌یابد، به‌طوری‌که هرچه طول برگ و تعداد ساقه در بوته افزایش یابد، سطح تاج‌پوشش و در نتیجه وزن خشک گیاه بیشتر می‌شود. این نتیجه را می‌توان از رابطه مثبت و معنی‌دار بین سطح تاج‌پوشش با طول برگ و تعداد ساقه در بوته در هر دو شرایط آزمایش به‌دست آورد (جدول 2).

جدول 2- ضرایب همبستگی بین صفات مورد بررسی در اکوتیپ‌های آویشن دنایی در شرایط بدون تنش (بالای قطر) و تنش شوری (پایین قطر)

Table 2. Correlation coefficients among the studied traits of Thymus daenensis subsp. daenensis ecotypes under normal (high diameter) and salt stress (low diameter) conditions

* و ** : به‌ترتیب معنی‌دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

* and **: significant at 5% and 1% of probability levels, respectively.

1: وزن خشک اندام هوایی (Shoot dry weight)، 2: پرولین (Prolin)، 3: کلروفیل a (Chlorophyll a)، 4: کلروفیل b (Chlorophyll b)، 5: کاروتنوئید (Carotenoid)، 6: سدیم (Na+)، 7: پتاسیم (K+)، 8: نسبت سدیم به پتاسیم (Na+/K+)، 9: میزان نسبی آب برگ (Relative water content)، 10: نشت یونی (Ion leakage)، 11: سطح تاج پوشش (Canopy area)، 12: ارتفاع بوته (Plant height)، 13: تعداد ساقه در بوته (No. of stems in plant)، 14: طول برگ (Leaf length)

تولید زیست‌توده در گیاهان، وابسته به کربن تولید شده از طریق فتوسنتز می‌باشد (Kafi et al., 2013) و کلروفیل، مهم‌ترین رنگدانه گیاهی مؤثر در فتوسنتز می‌باشد؛ بنابراین رابطه بین وزن خشک اندام هوایی و میزان کلروفیل a و b در این مطالعه در هر دو شرایط آزمایش دور از انتظار نمی‌باشد. این مطلب نشان‌دهنده این است که برای داشتن وزن خشک بالا در هر دو شرایط آزمایش، به گیاهانی با سطح رویشی زیاد و در نتیجه کلروفیل زیاد نیاز است که همبستگی بالا بین کلروفیل a و b با سطح تاج‌پوشش و طول برگ (جدول 2)، تأیید‌کننده این مطلب است. در شرایط تنش شوری، بین میزان سدیم با وزن خشک اندام هوایی، رابطه منفی و معنی‌دار مشاهده شد (جدول 2). از این نتیجه می‌توان استنباط کرد که در اثر تجمع کمتر سدیم در شرایط تنش شوری، وزن خشک اندام هوایی افزایش می‌یابد، چراکه مشخص شده است که یون سدیم، باعث صدمه به غشا و ساختارهای سلولی، تخریب یا از کار انداختن پروتئین‌ها و اختلال در انتقال مواد فتوسنتزی می‌شود (Munns & Tester, 2008) و به همین دلیل، وزن خشک اندام هوایی با افزایش سدیم کاهش می‌یابد. رابطه منفی بین سدیم و پتاسیم در شرایط تنش شوری می‌تواند به این ‌علت باشد که در شرایط شوری، انتقال عناصر سدیم و پتاسیم، با یک پروتئین مشترک است و به همین دلیل، بین این دو عنصر برای ورود به سلول رقابت وجود دارد (Parvaiz & Satyawati, 2008). یون پتاسیم علاوه بر نقش داشتن در تغذیۀ گیاه، در باز و بسته شدن روزنه‌ها نیز نقش دارد؛ بنابراین کاهش مقدار پتاسیم در گیا،ه منجر به کاهش مواد فتوسنتزی می‌شود و در نتیجه آن، تولید ماده خشک به ‌وسیله گیاه کم می‌شود (Esechie et al., 1998) و این مطلب می‌تواند دلیل ارتباط مثبت بین وزن خشک اندام هوایی با پتاسیم (جدول 2) باشد.

نتایج حاصل از بررسی ضرایب همبستگی در آویشن باغی (Thymus vulgaris L.) نشان داد که وزن خشک شاخساره با کلروفیل a و b و پرولین، همبستگی مثبت و معنی‌دار وجود داشت، ولی ارتباطی بین وزن خشک شاخساره با کاروتنوئید مشاهده نشد (Ghaderi et al., 2017). در بررسی ضرایب همبستگی در گونه‌های آویشن دنایی (Thymus daenensis subsp. daenensis) و باغی (Thymus vulgaris L.) مشخص شد که بین وزن خشک کل با کلروفیل a و b، همبستگی مثبت و معنی‌دار وجود دارداشتد (Askari et al., 2018). نتایج حاصل از همبستگی صفات در گیاه کافوری (Camphorosma monspeliaca L.) جمع‌آوری شده از رویشگاه طبیعی در اراک نشان داد که عملکرد سرشاخه گلدار با قطر بزرگ و کوچک تاج‌پوشش و کلروفیل کل، همبستگی مثبت و معنی‌دار دارد (Rahimi et al., 2011). نتایج حاصل از همبستگی صفات در گیاه کافوری (Camphorosma monspeliaca L.) جمع‌آوری شده از رویشگاه طبیعی در همدان نشان داد که عملکرد سرشاخه کل با قطر بزرگ و کوچک تاج‌پوشش، کلروفیل کل و کلروفیل b، همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت (Abbaszadeh et al., 2012). نتایج حاصل از ضرایب همبستگی بین برخی از صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک گیاه کوشیا (Kochia scoparia) در سطوح شوری نشان داد که بین ماده خشک کل با کلروفیل a و b و میزان نسبی آب برگ، همبستگی مثبت و معنی‌دار وجود داشت، ولی بین ماده خشک کل با کاروتنوئید همبستگی دیده نشد (Kafi et al., 2013). در مطالعه انجام شده در گیاه علف جارو (Bassia scoparia L.) در سطوح مختلف شوری مشاهده شد که وزن خشک با سدیم همبستگی منفی و معنی‌دار و با نسبت پتاسیم به سدیم، همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت (Mehdikhani et al., 2020). Sadeghi & Javid (2010) در بررسی همبستگی بین صفات در گیاه توتون (Nicotiana tabacum L.)، همبستگی مثبت و معنی‌داری را بین عملکرد برگ خشک با میزان نسبی آب برگ مشاهده کردند. نتایج این مطالعه با پژوهش‌های گفته شده مطابقت داشت.

رگرسیون گام‌به‌گام و تجزیه علیت

در تجزیه رگرسیون گام‌به‌گام، وزن خشک اندام هوایی به‌عنوان متغیر وابسته در مقابل سایر صفات به‌عنوان متغیر مستقل مورد بررسی قرار گرفت تا بتوان صفاتی را که نقش مهم‌تری در وزن خشک اندام هوایی دارند مشخص نمود. در ابتدا به‌منظور تشخیص هم‌خطی در بین متغیرهای مستقل در رگرسیون گام‌به‌گام، از دو مقدار TOL و VIF استفاده شد. مقدار TOL بیانگر درصدی از واریانس در متغیرهای مستقل است که به متغیرهای مستقل دیگر اختصاص نمی‌یابد؛ از این‌رو، مقادیر بسیار کوچک TOL نشان می‌دهد که یک متغیر مستقل، اضافی است. متغیرهایی با مقدار TOL کمتر از 1/0 و مقدار VIF بیشتر از 10 باید مورد بررسی بیشتری قرار گیرند. همانطور که در جدول رگرسیون (جدول 3) آورده شده است، مقادیر TOL و VIF برای متغیرهایی که وارد مدل شده‌اند، تقریباً قابل قبول می‌باشد. نتایج حاصل از رگرسیون گام‌به‌گام در شرایط بدون تنش نشان داد که صفات میزان سطح تاج‌پوشش و کاروتنوئید وارد مدل نهایی رگرسیون شدند و 7/76 درصد از کل تغییرات وزن خشک اندام هوایی را تبیین کردند (جدول 3). سایر صفات، تغییرات بسیار جزئی را در وزن خشک اندام هوایی ایجاد کردند و با توجه به این‌که رگرسیون گام‌به‌گام، صفات مستقل را بر اساس میزان تأثیری که بر متغیر وابسته دارند وارد مدل می‌کند، بنابراین بقیه صفات مستقل به‌علت نداشتن این ویژگی نتوانستند وارد مدل رگرسیون گام‌به‌گام شوند. پس در شرایط بدون تنش می‌توان نتیجه گرفت که صفات سطح تاج‌پوشش و کاروتنوئید، اثر بیشتری بر وزن خشک اندام هوایی در آویشن دنایی دارند. نتایج حاصل از رگرسیون گام‌به‌گام در شرایط تنش شوری نشان داد که صفات طول برگ و تعداد ساقه در بوته در مدل نهایی رگرسیون قرار گرفتند و این صفات، 2/63 درصد از کل تغییرات وزن خشک اندام هوایی را توجیه نمودند (جدول 3).

مدل برآورد عملکرد ماده خشک با استفاده از صفات مورد مطالعه نشان داد که بین صفات مورد بررسی، میزان فتوسنتز، محتوای نسبی کلروفیل، رنگدانه‌های فتوسنتزی و فنول کل، همبستگی مناسبی با تولید ماده خشک در کوشیا (Kochia scoparia) داشتند (Kafi et al., 2013). نتایج تجزیه رگرسیون مرحله‌ای (وزن خشک کل به‌عنوان متغیر تابع) در شرایط تنش شوری در گیاه علف‌جارو (Bassia scoparia L.) نشان داد که تعداد شاخه جانبی و سطح برگ، بیشترین میزان تغییرات مربوط به وزن خشک را توجیه می‌کنند و صفات فیزیولوژیک بررسی شده مانند میزان سدیم، پتاسیم، میزان نسبی آب برگ وارد معادله رگرسیون مرحله‌ای نشدند (Mehdikhani et al., 2020).

جدول 3- نتایج رگرسیون گام‌به‌گام برای وزن خشک اندام هوایی در اکوتیپ‌های آویشن دنایی در شرایط بدون تنش و تنش شوری

Table 3. Results of stepwise regression analysis of shoot dry weight of Thymus daenensis subsp. daenensis ecotypes under normal and salt stress conditions

* و ** : به‌ترتیب معنی‌دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

* and **: significant at 5% and 1% of probability levels, respectively.

نتایج حاصل از رگرسیون گام‌‌به‌گام با استفاده از وزن خشک 100 چترک به‌عنوان متغیر وابسته در 25 جمعیت گیاه لعل‌کوهستان (Oliveria decumbens Vent.) نشان داد که صفات طول میانگره، طول برگ، وزن تر 100 چترک، نسبت وزن خشک به تر و نسبت کلروفیل a به b وارد مدل رگرسیونی شدند (Ale Omrani Nejad et al., 2018).

پس از مشخص شدن صفات مهم و مؤثر بر وزن خشک اندام هوایی با استفاده از رگرسیون گام‌به‌گام، با استفاده از تجزیه علیت، میزان اثرات مستقیم و غیرمستقیم هر یک از صفات در هر دو شرایط آزمایش تعیین شد. صفت سطح تاج‌پوشش در شرایط بدون تنش، بیشترین اثر مستقیم و مثبت (91/0) را بر وزن خشک اندام هوایی داشت و اثر غیرمستقیم این صفت از طریق کاروتنوئید، منفی و نسبتاً کم بود (جدول 4). کاروتنوئید، اثر مستقیم و مثبتی (14/0) بر وزن خشک اندام هوایی داشت و اثر غیرمستقیم این صفت از طریق سطح تاج‌پوشش، 26/0- بود (جدول 4). با استفاده از تجزیه علیت می‌توان مشخص کرد که همبستگی صفات مستقل با صفت وابسته به‌علت اثر مستقیم آن صفات بر روی صفت وابسته و یا در نتیجه اثر غیرمستقیم از طریق سایر صفات است. اگر همبستگی بین صفت وابسته و یک صفت، به‌علت اثر مستقیم آن صفت باشد، نشان‌دهنده یک رابطه واقعی بین آن دو صفت است و بنابراین می‌توان صفت مذکور را به‌منظور بهبود صفت وابسته گزینش کرد. اما اگر این همبستگی به‌علت اثر غیرمستقیم صفت از طریق صفت دیگر باشد، در این صورت عمل انتخاب را باید بر روی صفتی انجام داد که سبب اثر غیر‌مستقیم شده است. بر اساس این مطلب می‌توان نتیجه گرفت که به‌علت بالا بودن اثر مستقیم صفت سطح تاج‌پوشش، می‌توان از آن برای گزینش به‌منظور افزایش وزن خشک اندام هوایی در آویشن دنایی در شرایط بدون تنش استفاده نمود. همبستگی مثبت و معنی‌دار بین سطح تاج‌پوشش و وزن خشک اندام هوایی (جدول 2) نیز اهمیت صفت سطح تاج‌پوشش را در شرایط بدون تنش تأیید می‌کند. افزایش سطح تاج‌پوشش گیاه، باعث افزایش راندمان فتوسنتز و در نتیجه افزایش عملکرد در گیاه می‌شود (Giunta et al., 2008). در شرایط تنش شوری، صفات طول برگ و تعداد ساقه در بوته، اثرات مستقیم تقریباً یکسانی بر وزن خشک اندام هوایی داشتند و اثرات غیرمستقیم این دو صفت نیز نسبتاً مساوی بود (جدول 4).

جدول 4- تجزیه علیت وزن خشک اندام هوایی در اکوتیپ‌های آویشن دنایی در شرایط بدون تنش و تنش شوری

Table 4. Path analysis of shoot dry weight of Thymus daenensis subsp. daenensis ecotypes under normal and salt stress conditions

با توجه به اثر مستقیم و مثبت طول برگ و تعداد ساقه در بوته بر وزن خشک اندام هوایی می‌توان نتیجه گرفت که اکوتیپ‌هایی دارای وزن خشک بیشتری در شرایط شوری هستند که میزان این دو صفت در آن‌ها بیشتر باشد و بنابراین می‌توان از این دو صفت در گزینش برای بهبود وزن خشک اندام هوایی آویشن دنایی در شرایط شوری به صورت مثبت استفاده کرد. Hadian et al 2016)) در بررسی تنوع مورفولوژیک و تحلیل ضرایب مسیر در جوامع آویشن دنایی گزارش کردند که صفات طول گل‌آذین و طول برگ، بیشترین تأثیر مستقیم را بر درصد اسانس دارند.

نتیجه‌گیری کلی

به‌طورکلی نتایج تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه نشان داد که بین اکوتیپ‌ها و بین شرایط آزمایش، تفاوت معنی‌دار (p<0.01) برای تمام صفات مورد مطالعه وجود داشت. معنی‌دار شدن اثر اکوتیپ برای صفات مورد مطالعه، بیانگر وجود تنوع ژنتیکی بین اکوتیپ‌ها از نظر این صفات و امکان بررسی صفات در این اکوتیپ‌ها با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره می‌باشد. نتایج ضرایب همبستگی صفات نشان داد که وزن خشک اندام هوایی با کلروفیل a و b، پتاسیم، میزان نسبی آب برگ، سطح تاج‌پوشش، تعداد ساقه در بوته و طول برگ، همبستگی مثبت و معنی‌دار و با نسبت سدیم به پتاسیم و نشت یونی، همبستگی منفی و معنی‌دار در هر دو شرایط آزمایش داشت. سدیم با وزن خشک اندام هوایی فقط در شرایط تنش شوری همبستگی منفی و معنی‌دار داشت و در شرایط بدون تنش، همبستگی بین این دو صفت وجود نداشت. نتایج حاصل از رگرسیون گام‌به‌گام (وزن خشک اندام هوایی به‌عنوان صفت وابسته) نشان داد که در شرایط بدون تنش، صفات سطح تاج‌پوشش و کاروتنوئید و در شرایط تنش شوری، صفات طول برگ و تعداد ساقه در بوته در مدل نهایی رگرسیون قرار گرفتند و به‌ترتیب 7/76 و 2/63 درصد از کل تغییرات وزن خشک اندام هوایی را تبیین کردند. نتایج تجزیه‌ علیت (وزن خشک اندام هوایی به‌عنوان صفت وابسته) در شرایط بدون تنش نشان داد که می‌توان صفت سطح تاج‌پوشش را به‌عنوان یکی از شاخص‌های گزینش با تأثیر مثبت به‌منظور افزایش وزن خشک اندام هوایی در آویشن دنایی پیشنهاد نمود. بر اساس نتایج تجزیه علیت در شرایط تنش شوری چنین استنباط می‌شود که می‌توان از صفات طول برگ و تعداد ساقه در بوته در گزینش برای بهبود وزن خشک اندام هوایی آویشن دنایی با تأثیر مثبت استفاده کرد.

REFERENCES

1. Abbaszadeh, B., Assareh, M. H., Ardakani, M. R., Paknejad, F., Layegh Haghighi, M., & Meshkizadeh, S. (2012). Sequential path analysis of effective characters on shoot yield and essential oil percentage of Camphorosma monspeliaca Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 28(3), 523-533. (In Persian).
2. Ale Omrani Nejad, S. M. H., Naghdi Badi, H., Mehrafarin, A., Abdossi, V., & Khalighi-Sigaroodi, F. (2018). Diversity and heritability study of Oliveria decumbens populations in Iran by morpho-physiological traits and essential oil content. Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 23(3), 32-46. (In Persian).
3. Arnon, A. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121.
4. Asish Kumar, P., & Bandhu Das, A. (2005). Salt tolerance and salinity effects on plants: A Ecotoxicology and Environmental Safety, 60, 324-349.
5. Askari, M., Behdani, M. A., Parsa, S., Jami Al-Ahmadi, M., & Mahmoodi, S. (2018). Assessment of changes in yield components, yield and some physiological traits of Thymus vulgaris and
   Thymus daenensis under drought stress and application of manure. Environmental Stresses in Crop Sciences, 11(1), 47-63. (In Persian).
6. Barazandeh, M., & Bagherzadeh, K. (2007). Evaluation of essential oil chemical components of Thymus daenensis Celak, collected from four regions in Esfahan province. Journal of Medicinal Plant, 6 (3), 15-19. (In Persian).
7. Bates, L. S., Walderen, R. D., & Taere, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39, 205-207.
8. Emam, Y., Aziz, E., Hendawi, S. F., Azza, A. E., & Omer, E. A. (2008). Effect of soil type and irrigation intervals on plant growth, essential oil yield and constituents of Thymus vulgaris American-Eurasian Journal Agriculture and Environment Science, 4(4), 443-450.
9. Esechie, H. A., & Rodriguez, V. (1998). Does salinity inhibit alfalfa leaf growth by reducing tissue concentration of essential mineral nutrition? Journal of Agronomy and Crop Science, 182, 237-278.
10. Ghaderi, A. A., Fakheri, B., & Mahdi Nezhad, N. (2017). Evaluation of the morphological and physiological traits of thyme (Thymus vulgaris) under water deficit stress and foliar application of ascorbic acid. Crops Improvement, 19(4), 817-835. (In Persian).
11. Giunta, F., Motzo, R., & Pruneddu, G. (2008). Has long-term selection for yield in durum wheat also induced changes in leaf and canopy traits? Field Crops Research, 106, 68-76.
12. Hadian, J., Karimi, E., Shouryabi, M., Nadjafi, F., & Kanani, M.R. (2016). Evaluation of morphological variation and path coefficient analysis of oil content of Thymus daenensis celak populations. Plant Production Technology, 16(1), 41-56 (In Persian).
13. Hamed, K. B., Castagna, A., Salem, E., Ranieri, A., & Abdelly, C. (2007). Sea fennel (Crithmum maritimum L.) under salinity conditions: a comparison of leaf and root antioxidant responses. Plant Growth Regulation, 53, 185-194.
14. Hejazi, A., Shahroodi, M., & Ard Foroush, J. (2005). Analytical Methods of Vegetation. Tehran University Press. (In Persian).
15. Kafi, M., Nabati, J., Zare-Mehrjerdi, M., Goldani, M., Khaninejad, S., Keshmiri, E., & Norozian, A. (2013). Effects of calcium and potassium obvious improvement on physiological characteristics of kochia (Kochia scoparia) under salt stress. Environmental Stresses in Crop Sciences, 5(2), 181-192. (In Persian).
16. Mehdikhani, H., Izadi Darbandi, E., Rastgoo, M., & Kafi, M. (2020). Study of salinity tolerance and its effect on some of the morphophysiological traits of Bassia (Bassia scoparia). Environmental Stresses in Crop Sciences, 12(4), 1313-1322. (In Persian).
17. Munns, R., & Tester, M. (2008). Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59, 651-681.
18. Parida, A. K., Das, A. B., Sanada, Y., & Mohanty, P. (2004). Effects of salinity on biochemical components of the mangrove, (Aegiceras corniculatum). Aquatic Botany, 80, 77-87.
19. Parvaiz, A., & Satyawati, S. (2008). Salt stress and phyto-blochemical responses of plants- a review. Journal of Plant Soil Environment, 54, 89-99.
20. Qasim, M., Ashraf, M., Jamil, M. A., Ashraf, M., Rehman, SH., & Shikrha, E. (2003). Water relations and leaf gas exchange properties in some elite canola (Brassica napus) lines under salt stress. Annals of Applied Biology, 142, 307-316.
21. Rahimi, T., Paknejad, F., Abbaszadeh, B., Ardakani, M. R., Zare Valojerdi, M., & Layegh Haghighi, M. (2011). Study of the relationship between morphological, physiological and chemical properties in camphor (Camphorosma monspeliaca). Agroecology Journal, 7(3), 19-28. (In Persian).
22. Sadeghi, S. M., & javid. F. (2010). Study of relationship between tobacco leaf yield and its components using Path analysis under Normal moisture and drought stress. Environmental Stresses in Agricultural Sciences, 2(2), 149-158. (In Persian).
23. Selvaraj, C. I., & Nagarajan, P. (2011). Interrelationship and path-coefficient studies for qualitative traits, grain yield and other yield attributes among maize (Zea mays ). International Journal of Breeding and Genetics, 5(3), 209-223.
24. Winter, S. R., Musick J. T., & Porter, K. B. (1988). Evaluation of screening techniques for breeding drought– resistance winter wheat. Crop Science, 28, 512–516.