تأثير الجفاف على نمو المجموع الجذري والخضري في شتلات البن (Coffea arabica L.) تحت ظروف بيئة متحكم بها

المؤلفون

  • أمين عبده سفيان الحكيمي المؤلف
  • سلطانة محمد عنبة المؤلف

DOI:

https://doi.org/10.59992/IJSR.2025.v4n7p3

الكلمات المفتاحية:

النقص المائي، الصفات المورفولوجية، الصفات الفيزيولوجية، المجموع الجذري، البن في اليمن، التغيرات المناخية

الملخص

تمثل الزراعة موردًا مهمًا لليمن واليمنيين ويأتي البن في مقدمة المحاصيل النقدية ومصدر دخل لأكثر من 150 ألف أسرة، وفي العقود الأخيرة تراجعت زراعته بسبب قلة مصادر المياه للري وشحة الأمطار وتذبذب مواسمها بوصفها نتيجة واضحة للتغيرات المناخية. الانتخاب والتحسين الوراثي لتطوير الأصناف المحلية من البن منهجية يمكن أن تؤدي إلى التقليل من آثار الجفاف ولهذا تم إنجاز هذا البحث ضمن منهجية متكاملة تبدأ في فهم آليات التكيف والتحمل للجفاف، ومن ثم البحث عن تباينات وراثية تمكن من التحسين والانتخاب للطرز والسلالات المتأقلمة.

تمت الدراسة بتتبع نمو النباتات حتى عمر سنة وتحت ظروف بيئية مكيفة تناسب نبات البن وتحت أربعة مستويات من الماء (80-60-20-40% من السعة الحقلية). درست الصفات المتعلقة بالنمو الخضري ونمو المجموع الجذري والصفات الفيزيولوجية. أوضحت النتائج أن نبات البن تراجع نموه بشكل تدريجي تحت تأثير المستويات الأربعة من كمية المياه وكان تأثير الجفاف واضحًا في بعض الصفات المورفولوجية مثل طول النبات وعدد الأوراق التي بقيت حية حتى اكتمال التجربة، كما تأثرت أيضاً خصائص الأوراق من حيث مساحتها وتغيرت أبعادها أيضاً، وكذلك كانت صفات الوزن الجاف للأوراق ووزن الجذور وطولها من المؤشرات المهمة التي يمكن الاعتماد عليها في التقييم للتحمل للجفاف.

كما أن الصفات الفيزيولوجية بينت أن نبات البن يظهر آليات تكيفية في زيادة محتوى الكلوروفيل وزيادة كثافة الثغور والوزن النوعي للأوراق مما يتيح للنباتات المحافظة على عملية استقلاب وتمثيل الغذاء للنبات تحت ظروف الجفاف وهي آليات يمكن استخدامها في غربلة الأصناف والسلالات المحلية من البن اليمني في المرحلة الأولى.

هذه الدراسة المعملية أتاحت للباحثين أن يضعوا بروتوكول بحثي لتقييم التباينات الوراثية للصفات المرتبطة في التحمل والتأقلم أو التكيف للجفاف، كما يمكن البناء على هذه النتائج في فهم آليات تحمل نبات البن للجفاف تحت الظروف اليمنية. 

السير الشخصية للمؤلفين

  • أمين عبده سفيان الحكيمي

    أستاذ بقسم علوم المحاصيل والتحسين الوراثي، كلية الزراعة والأغذية والبيئة، جامعة صنعاء، اليمن

  • سلطانة محمد عنبة

    طالبة دراسات عليا، قسم البساتين وتقاناتها، كلية الزراعة والأغذية والبيئة، جامعة صنعاء، اليمن

المراجع

1. Lackner, H. 2021. Climate Change and Conflict in Hadhramawt and Al Mahra. Berghof Report 12/2021.Berghof Foundation, Berlin.

2. World Bank (2010). Yemen – Assessing the Impacts of Climate Change and Variability on the Water and Agricultural Sectors and the Policy Implications, Report No. 54196-YE, p. 20.

3. Clemens Breisinger, Olivier Ecker, Perrihan Al-Riffai, Richard Robertson, Rainer Thiele, Manfred Wiebelt, 2011. Climate Change, Agricultural Production and Food Security: Evidence from Yemen. Kiel Working Paper No. 1747 | November 2011.

4. Ilyun Koh, Rachael Garrett1, Anthony Janetos, and Nathaniel D Mueller 2020. Climate risks to Brazilian coffee production, Environ. Res. Lett. 15 (2020) 104015, https://doi.org/10.1088/1748-9326/aba471.

5. Al- Hakimi A., 2012. Coffee cultivation and production in Yemen, Book published by Participatory foundation for research and dissemination, Sana’a, Yemen. In Arabic (زراعة وإنتاج البن في اليمن، كتاب منشور عن المؤسسة التشاركية للبحوث والدراسات والنشر، صنعاء اليمن 2012م.

6. DaMatta, F.M. 2004. Exploring drought tolerance in coffee: a physiological approach with some insights for plant breeding. Braz. J. Plant Physiol., 16(1):1-6.

7. Barros RS, Mota JWS, DaMatta FM, Maestri M (1997). Decline of vegetative growth in Coffea arabica L. in relation to leaf temperature, water potential and stomatal conductance. Field Crops Res. 54:65-72.

8. Al Hakimi A., 2003. The Use of Some Physiological Traits in Breeding for Drought Tolerance, Egypt. J. Appl. Sci., 18 (8B), 429-439.

9. AL HAKIMI A., P. MONNEVEUX, and G. GALIBA.1995. Soluble sugars, proline, and relative water content (RWC) as traits for improving drought tolerance and divergent selection for RWC from T. polonicum into T. durum. Journal of Genetics and Breeding 49: 237-244.

10. Al-Hakimi A. 2009, Agro- ecological factors affect chemical compounds and quality of Yemeni Green Coffee. University of Aden Journal of Natural and Applied Sciences. 13 (3): 257-264. (In Arabic).

11. DaMatta F.M, M Maestri and R.S Barros 1997. Photosynthetic performance of two coffee species under drought. Photosynthetica, 34 (1997), pp. 257–264.

12. Al Hakimi, A., Murry S., Lombardini L., & Schilling T. 2021. Coffee Genetic Resources in Yemen, Diversity and Importance for Arabica Coffee (Coffea arabica L.) Improvement. 28th Conference Asic 2021. 28 June to 1 July, Montpellier, France, 28, p72.

13. Turner NC (1997) further progress in crop water relations. Adv. Agron. 58:293-338.

14. Blum A (1997) Crop responses to drought and the interpretation of adaptation. In: Belhassen E (ed), Drought Tolerance in Higher Plants: Genetical, Physiological and Molecular Biological Analysis, pp.57-70. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands.

15. Mazzafera P, Teixeira JPF (1989) Prolina em cafeeiros submetidos a déficit hydrico. Turrialba 39:305-313.

16. Meinzer FC, Grantz DA, Goldstein G, Saliendra NZ (1990b) Leaf water relations and maintenance of gas exchange in coffee cultivars grown in drying soil. Plant Physiol.94:1781-1787.6.

17. DaMatta FM, Chaves ARM, Pinheiro HA, Ducatti C, Loureiro ME (2003) Drought tolerance of two field-grown clones of Coffea canephora. Plant Sci. 164:111-117.

18. Josis P, Ndayishimiye V, Rénard C (1983) ةtude des relations hydriques chez Coffea arabica L. II. ةvaluation de la resistance à la secheresse de divers cultivars à Ghisa (Burundi). Café Cacao Thé 27:275-282.

19. Nunes MA (1976) Water relations in coffee: significance of plant water deficits to growth and yield: a review. J. Coffee Res. 6:4-21.

20. Al-Hakimi A., El-Jaafari S., Monneveux P., 1996. Using chlorophyll fluorescence for improving photosynthetic drought resistance in wheat spp. Conference Paper, Photosynthesis: from light to biosphere. Volume IV. Proceedings of the Xth International Photosynthesis Congress, Montpellier, France, 20-25 August 1995. No., pp.725-728 15. Publisher: Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands. https://www.cabidigitallibrary.org/author/Al-Hakimi%2C+A.

21. Dash A.P, De D.K, Nath R., Sarkar A., Mohanty S., and Bhattacharyya P.K. 2020. Effect of drought stress on relative water, chlorophyll and proline content in tolerant and susceptible genotypes of lentil (Lins culinaris Medik.)>Journal of Crop and Weed, 16(1):192-198.

22. Al Hakimi A, and Allard B. 2005 Collection, Characterization and Evaluation of Yemeni Landraces of Coffee (Cofea arabica L.), Zagazig J.Agric. Res., Vol. 32 No. (1), 23-34.

23. Morgan JM and Condon AG, 1986. Water use, grain yield, and osmoregulation in wheat. Functional plant biology 13 (4), 523-532.

24. Schonfeild MA, Johnson RC, Crver BF, Mornhinweg DW.1988. Water relation in winter wheat as drought resistance indicators. Crop Science 28 (3), 526-532.

25. Franks, P. J., & Farquhar, G. D. (2007). The mechanical diversity of stomata and its significance in gas-exchange control. Plant Physiology, 143(1), 78–87. https://doi.org/10.1104/pp.106.089367.

26. Dow, G. J., Berry, J. A., & Bergmann, D. C. (2014). The physiological importance of developmental mechanisms that control stomatal spacing. Plant Physiology, 166(4), 1615–1623. https://doi.org/10.1104/pp.114.248674

27. Hughes, J., Hepworth, C., Dutton, C., Dunn, J. A., Hunt, L., Stephens, J., ... & Gray, J. E. (2017). Reducing stomatal density in barley improves drought tolerance without impacting on yield. Plant Physiology, 174(2), 776-787. https://doi.org/10.1104/pp.17.00352

28. Ramos RLS, Carvalho A (1997) Shoot and root evaluations on seedlings from Coffea genotypes. Bragantia 56:59-68.

29. Pinheiro HA (2004) Physiological and morphological adaptations as associated with drought tolerance in robusta coffee (Coffea canephora Pierre var. kouillou). Viçosa, Universidade Federal de Viçosa, PhD Thesis.

30. Medrano H, Chaves MM, Porqueddu C, Caredda S (1998) Improving forage crops for semi-arid areas. Out. Agric.27:89-94.

31. أرول محسن أنور ولي 2016. الأساليب المحسنة لتنبؤ المساحة الورقية في الباقلاء (Vicia faba L.). مجلة تكريت للعلوم الصرفة، 21، (4) -E-ISSN:2415-1726(Online)

32. Mercado, A. 1973. Structure and function of plants in saline habitats: New trends in study of salt tolerance (Translation by Golleck, N.) John Willey and Sons, New York, USA. 160-196.

33. AL HAKIMI A. and P. MONNEVEUX. 1992. Root characteristic and leaf water content in primitive wheat species. In: Genetic Diversity and Plant Breeding for Drought Tolerance in Mediterranean Environments. P. Monneveux and M. Ben Salem (ed.) Les colloques, n°64. Montpellier- France, Dec. 15-17-1992.

34. Huang, B. and H. Gao. 1999. Physiological responses of diverse tall fescue cultivars to drought stress. Hort. Sci., 34: 897-901.

35. Huang, B. and J. Fu. 2000. Photosynthesis respiration and carbon allocation in two cool season perennial grasses in response to surface soil drying. Plant Soil, 227: 17-26.

36. Taiz, L. and E. Zeiger. 1998. Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc. Publishers. Sunderrland, Massachusetts.

37. Sera Tumoru 2001. Coffee Genetic Breeding at IAPAR. Crop Breeding and Applied Biotechnology, v. 1, n. 2, p. 179-199, 2001 179.

38. Al Hakimi A., 2003. The Use of Some Physiological Traits in Breeding for Drought Tolerance, Egyptin J.Appl. Sci., 18 (8B), 429-439.

39. Krishnan S, Pruvot-Woehl S, Davis AP, Schilling T, Moat J, Solano W, Al Hakimi A & Montagnon C (2021). Validating South Sudan as a Center of Origin for Coffea arabica: Implications for Conservation and Coffee Crop Improvement. Front. Sustain. Food Syst. 5:761611. doi: 10.3389/fsufs.2021.761611.

40. Simone Scalabrin1,17, Lucile toniutti2,17*, Gabriele Di Gaspero3, Davide Scaglione1, Gabriele Magris3,4, Michele Vidotto1, Sara pinosio3,5, Federica cattonaro1, federica Magni1, Irena Jurman3, Mario cerutti6, Furio Suggi Liverani7, Luciano navarini7, Lorenzo Del terra7, Gloria pellegrino6, Manuela Rosanna Ruosi6, Nicola Vitulo8, Giorgio Valle9, Alberto pallavicini10, Giorgio Graziosi10, Patricia E. Klein11, Nolan Bentley11, Seth Murray12, William Solano13, Amin Al Hakimi14, Timothy Schilling2, Christophe Montagnon2, Michele Morgante3,4 & Benoit Bertrand15,16. A single polyploidization event at the origin of the tetraploid genome of Coffea arabica is responsible for the extremely low genetic variation in wild and cultivated germplasm. Scientific RepoRtS (2020) 10:4642. https://doi.org/10.1038/s41598-020-61216-7.

www.nature.com/scientificreports.

التنزيلات

منشور

2025-07-15

إصدار

القسم

Articles

كيفية الاقتباس

تأثير الجفاف على نمو المجموع الجذري والخضري في شتلات البن (Coffea arabica L.) تحت ظروف بيئة متحكم بها. (2025). المجلة الدولية للبحوث العلمية, 4(7). https://doi.org/10.59992/IJSR.2025.v4n7p3