Effect of water deficit at reproductive stage on leaf gas exchange in Thai rice varieties
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Water deficit affects to physiological responses and yield of rice. The objectives of this study were to investigate effects of water deficit on leaf gas exchange, biomass, and yield at reproductive stage, to evaluate drought tolerance among rice varieties and investigate the physiological traits related to a rice tolerance. The experimental design was a split plot in a randomized complete block design. The main plot consisted of three water conditions: control (CT), moderate water deficit (MWD), and severe water deficit (SWD). The sub plots were six varieties of rice: KDML105, JHN, Riceberry, Sinlek, IR20, and DH212. The soil moisture and leaf water potentials were measured. Leaf gas exchange, biomass, and yield of rice were collected. The results showed that the water deficit reduced soil moisture and water status in plants. The stomata conductance (gs), light-adapted quantum efficiency of PSII (FPSII) and electron transport rate (ETR) were reduced while the intercellular CO2 concentration (Ci) and leaf temperature (Tleaf) were increase under water deficit resulting in high reduction in net photosynthetic rate (Pn), and transpiration rate (E). Moreover, the water deficit also decreased biomass and yield in all rice varieties. As a results, JHN and Riceberry were high tolerance to water deficit, KDML105 and Sinlek were quite susceptible to water deficit. In addition, the yield significantly correlated with Pn, E, and gs which was high positive correlation as 0.82**, 0.83**, and 0.84** respectively. It suggests that those parameters can be used as an index to evaluate the drought tolerance of rice.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
กรมการข้าว. 2559. องค์ความรู้เรื่องข้าว: พันธุ์ข้าว. แหล่งข้อมูล: http://webold.ricethailand.go.th/rkb3/index.htm. ค้นเมื่อ 15 พฤษภาคม 2563.
กรมส่งเสริมการเกษตร. 2565. ระบบสารสนเทศการผลิตทางด้านการเกษตร: รายงานข้อมูลภาวะการผลิตพืช. แหล่งข้อมูล: https://production.doae.go.th/data-state-location/index. ค้นเมื่อ 1 พฤศจิกายน 2565.
ธีระรัตน์ อุบลรัตน์, เกศราภรณ์ จันทร์ประเสริฐ และวาสินี พงษ์ประยูร. 2560. การตอบสนองด้านสรีรวิทยาและจัดกลุ่มข้าวหอมพันธุ์ไทย 4 พันธุ์ต่อภาวะเครียดจากความเค็มจากเกลือโซเดียมคลอไรด์. วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา. 22(2): 233-247.
นวรัตน์ อุดมประเสริฐ. 2558. สรีรวิทยาของพืชภายใต้สภาวะเครียด. สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ.
ปรียานุช ลาขุนทด, ปิยะดา ธีระกุลพิศุทธิ์, จิรวัฒน์ สนิทชน และโจนาลิซา แอล เซี่ยงหลิว. 2558. ผลของการขาดน้ำต่อการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำในใบข้าวขาวดอกมะลิ 105 ที่โครโมโซม 9 บางส่วนถูกแทนที่ด้วยยีนทนแล้ง.วารสารวิจัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น (ฉบับบัณฑิตศึกษา). 15(3): 46-55.
พลอยพิศ เพ็ญพิมพ์, คัทลียา ฉัตร์เที่ยง, ลพ ภวภูตานนท์, วินัย อุดขาว, ศิริพรรณ สุขขัง และสมนึก พรมแดง. 2565. การตอบสนองของปากใบและกระบวนการสังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะเครียดจากเกลือที่ชักนำด้วยโซเดียมคลอไรด์ของข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ในระยะแตกกอ. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร. 53(1): 77-93.
วสันต์ ปานนิ่ม, คัทลียา ฉัตร์เที่ยง, วินัย อุดขาว, ศิริพรรณ สุขขัง, สมนึก พรมแดง และสุนทรี ยิ่งชัชวาลย์. 2563. การตอบสนองของปากใบและกระบวนการสังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะขาดน้ำจากการชักน้ำด้วยสารพอลิเอทิลีนไกลคอลของข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 (Oryza sativa L. ssp. indica cv. KDML105) ในระยะการเจริญเติบโตทางลำต้น. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร. 51(2): 90-106.
ศรีสังวาลย์ ลายวิเศษกุล และสุนทรี ยิ่งชัชวาลย์. 2554. อิทธิพลของความเข้มแสงต่อจุดชดเชยคาร์บอนไดออกไซด์และประสิทธิภาพคาร์บอกซิเลชันของใบผักโขม. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร. 42(2): 203-210.
ศูนย์วิทยาศาสตร์ข้าว. 2560. งานวิจัยและพัฒนาพันธุ์ข้าว. แหล่งข้อมูล: https://dna.kps.ku.ac.th/index.php/research-develop/rice-breeding-lab. ค้นเมื่อ 15 พฤษภาคม 2563.
สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร. 2565. ข้อมูลการผลิตสินค้าเกษตร: ตารางแสดงรายละเอียดข้าวนาปี. แหล่งข้อมูล: https://www.oae.go.th/assets/portals/1/fileups/prcaidata/files/rice%20varieties%2064.pdf. ค้นเมื่อ 1 ตุลาคม 2565.
สุนทรี ยิ่งชัชวาลย์, จินตณา บางจั่น และภูริพงศ์ ดำรงวุฒิ. 2544. พลังงานน้ำในรอบวันของใบส้มเขียวหวาน. น. 45-61. ใน: รายงานโครงการพัฒนาวิชาการข้อมูลพื้นฐานทางสรีรวิทยาของส้มเขียวหวาน. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, นครปฐม.
Anjum, S.A., X. Xie, L. Wang, M.F. Saleem, C. Man, and W. Lei. 2011. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress. African Journal of Agricultural Research. 6(9): 2026–2032.
Boyer, J.S. 1995. Measuring the Water Status of Plants and Soils. Academic Press, Inc.
Centritto, M., M. Lauteri, M.C. Monteverdi, and R. Serraj. 2009. Leaf gas exchange carbon isotope discrimination, and grain yield in contrasting rice genotypes subjected to water deficits during the reproductive stage. Journal of Experimental Botany. 60(8): 2325-2339.
Cha-um, S., S. Yoooyongwech, and K. Supaibulwatana. 2010. Water stress in the reproductive stage of four indica rice genotypes. Pakistan Journal of Botany. 42: 3387-3398.
Dhansu, P., N. Kulshreshtha, R. Kumar, A.K. Raja, S.K. Pandey, V. Goel, and B. Ram. 2021. Identification of Drought-Tolerant Co-canes Based on Physiological Traits, Yield Attributes and Drought Tolerance Indices. Sugar Tech. 23(4): 747-761.
Farooq, M., N. Kobayashi, O. Ito, A. Wahid, and R. Serraj. 2010. Broader leaves result in better performance of indica rice under drought stress. Journal of Plant Physiology. 13: 1066–1075.
Fischer, R.A., D. Rees, K.D. Sayre, Z.M. Lu, A.G. Condon, and A.L. Saavedra. 1998. Wheat yield progress associated with higher stomatal conductance and photosynthetic rate, and cooler canopies. Crop Science. 38: 1467–1475.
Foley, J.A., N. Ramankutty, K.A. Brauman, E.S. Cassidy, J.S. GerberJohnston, N.D. Mueller, C. O’Connell, D.K. Ray, P.C. West, and C. Balzer. 2011. Solutions for a cultivated planet. Nature. 478: 337-342.
Hussain, T., N. Hussain, M. Ahmed, C. Nualsri, and S. Duangpan. 2021. Responses of lowland rice genotypes under terminal water stress and identification of drought tolerance to stabilize rice productivity in Southern Thailand. Plants. 10(12): 2565.
Jain, R., A. Singh, S. Singh, S.P. Singh, V.K. Srivastava, A. Chandra, A.D. Pathak, and S. Solomon. 2017. Physio-Biochemical Characterization of Sugarcane Genotypes for Waterlogging Tolerance. World Journal of Agricultural Sciences. 13(2): 90-97.
Kumar, A., S. Dixit, T. Ram, R.B. Yadaw, K.K. Mishra, and N.P. Mandal. 2014. Breeding high-yielding drought-tolerant rice: Genetic variations and conventional and molecular approaches. Journal of Experimental Botany. 65(21): 6265–6278.
LI-COR Inc. 2002. LI-6400 system Photosynthesis, Fluorescence, Respiration. Printed in the U.S.A.
Long, S.P., X.G. Zhu, S.L. Naidu, C.A. Raines, and D.R. Ort. 2005. Limits to efficiencies of primary production-constraints and opportunities. In Yields of farmed species: constraints and opportunities in the 21st century, pp. 167-191. In proceedings of a University of Nottingham Easter School Series, June 2004. Sutton Bonington, UK.
Malumpong, C., S. Cheabu, C. Mongkolsiriwatana, W. Detpittayanan, and A. Vanavichit. 2019. Spikelet fertility and heat shock transcription factor (Hsf) gene responses to heat stress in tolerant and susceptible rice (Oryza sativa L.) genotypes. The Journal of Agricultural Science. 157(4): 283-299.
Ohashi, Y., N. Nakayama, H. Saneoka, P.K. Mohapatra, and K. Fujita. 2009. Differences in the responses of stem diameter and pod thickness to drought stress during the grain filling stage in soybean plants. Acta Physiologiae Plantarum. 31(2): 271-277.
Pandey, V., and A. Shukla. 2015. Acclimation and tolerance strategies of rice under drought stress. Rice science. 22(4): 47-161.
Pitaloka, M.K., R.S. Caine, C. Hepworth, E.L. Harrison, J. Sloan, C. Chutteang, C. Phunthong, R. Nongngok, T. Toojinda, S. Ruengphayak, S. Arikit, J.E. Gray, and A. Vanavichit. 2022. Induced genetic variations in stomatal density and size of rice strongly affects water use efficiency and responses to drought stresses. Frontiers in Plant Science. 13.
Raman, A., S.B. Verulkar, N.P. Mandal, M. Variar, V.D. Shukla, L. Dwivedi, B.N. Singh, O.N. Singh, P. Swain, A.K. Mall, S. Robin, R. Chandrababu, A. Jain, T. Ram, S. Hittalmani, S. Haefele, H.P. Piepho, and A. Kumar. 2012. Drought yield index to select high yielding rice lines under different drought stress severities. Rice. 5(31): 1–12.
Roonprapant, P., A. Arunyanark, and C. Chutteang. 2021. Morphological and physiological responses to water deficit stress conditions of Robusta coffee (Coffea canephora) genotypes in Thailand. Agriculture and Natural Resources. 55(3): 473-484.
Rungrat, T., and C. Poothab. 2019. Short-term water deficit stress induces anthocyanin accumulation and changes in grain yield and yield components in colored rice grain. Agriculture and Natural Resources. 53(3): 292-297.
Spectrum technologies, lnc. 2017. Field scount TRD150 Soil Moisture Meter, product manual. Printed in the U.S.A.
Taiz, L., and E. Zeiger. 2002. Plant physiology. 3rd Edition. Sinauer Associates, Inc.
Wang, J.H., L.H. Geng, and C.M. Zhang. 2012. Research on the weak signal detecting technique for crop water stress based on wavelet denoising. Advanced Materials Research. 424/425: 966–970.
Yang, X., B. Wang, and L. Chen. 2019. The different influences of drought stress at the flowering stage on rice physiological traits grain yield and quality. Scientific Reports. 9: 3742.
