Screening methods of wheat bread under drought stress

 Phenotypic screening involves the evaluation of agronomic traits related to drought tolerance under controlled or field conditions. Commonly assessed traits include:

Grain yield: The most important trait for drought tolerance, reflecting the ability of the genotype to produce grain under water-limited conditions.

Yield components: Traits that contribute to grain yield, such as thousand-grain weight, spikelet number per spike, and grains per spikelet.

Morphological traits: Traits related to plant architecture and water use efficiency, such as plant height, canopy size, and root development.

Physiological traits: Traits related to plant water status and stress response mechanisms, such as relative water content, leaf water potential, and stomatal conductance.

Stability of performance: The ability of the genotype to maintain yield under both favorable and unfavorable water conditions.

Phenotypic screening is often conducted in field trials, where different wheat genotypes are grown under varying water regimes to assess their yield and performance under drought stress. Controlled environment experiments can also be used to impose specific drought stress conditions and study the physiological responses of different genotypes.

Physiological screening focuses on measuring physiological parameters that reflect the plant's ability to cope with drought stress. These parameters include:

Osmotic adjustment: The ability of the plant to maintain cell turgor under water stress by accumulating compatible solutes, such as proline and betaine.

Antioxidant activity: The ability of the plant to scavenge reactive oxygen species (ROS) produced as a result of drought stress.

Membrane stability: The integrity of cell membranes under drought stress, which is essential for maintaining cellular function.

Photosynthetic capacity: The ability of the plant to photosynthesize under drought stress, which is crucial for energy production and growth.

Physiological screening techniques often involve measuring enzyme activities, metabolite concentrations, and gene expression levels. These techniques provide insights into the underlying mechanisms of drought tolerance and can help identify genotypes with specific adaptations to water stress.

Molecular screening utilizes molecular markers and genomic information to identify and select drought-tolerant genotypes. This approach can be more rapid and cost-effective than phenotypic or physiological screening, particularly for large germplasm collections. Common molecular markers used for drought tolerance screening include:

Restriction fragment length polymorphisms (RFLPs): DNA markers based on variations in restriction enzyme cleavage sites.

Random amplified polymorphic DNA (RAPD): DNA markers generated using random primers for PCR amplification.

Simple sequence repeats (SSRs): DNA markers based on tandem repeats of short DNA sequences.

Single nucleotide polymorphisms (SNPs): DNA markers based on single-base substitutions in the DNA sequence.

Molecular screening can also involve the identification and analysis of candidate genes associated with drought tolerance. These genes may encode proteins involved in osmoregulation, antioxidant defense, and other stress-response mechanisms.

گندم کے جینوٹائپس کے خشک سالی کے برداشت کو جانچنے کے لیے کئی اسکریننگ کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں ۔ ان طریقوں کو بڑے پیمانے پر موروثی، جسمانی اور سالمیاتی طریقوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

موروثی اسکریننگ میں گندم کے جینوٹائپس کے ظاہری پہلوؤں اور ان کے نشوونما کے طریقہ کار کا جائزہ شامل ہے تاکہ خشک سالی کے تناؤ کے خلاف ان کی برداشت کا اندازہ لگایا جائے۔ اس طریقہ کار میں عام طور پر درج ذیل مراحل شامل ہیں:

جینوٹائپس کا انتخاب: خشک سالی کے تناؤ کے خلاف اپنی برداشت کے لیے مشہور گندم کے جینوٹائپس کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

کنٹرولڈ حالات میں نمو: منتخب جینوٹائپس کو کنٹرولڈ ماحول میں اگایا جاتا ہے، جہاں پانی کے حالات کو مختلف طریقوں سے کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ خشک سالی کے تناؤ کے مختلف لیولز کی تقلید کی جا سکے۔

موروثی خصوصیات کا جائزہ: پودے کی اونچائی، جڑ کی ترقی، پتے کی ساخت، اور دیگر موروثی خصوصیات کا مشاہدہ اور ریکارڈ کیا جاتا ہے۔

خشک سالی کے تناؤ کے ردعمل کا اندازہ: پودوں کی نشوونما اور ظاہری پہلوؤں کا مشاہدہ کیا جاتا ہے کہ وہ خشک سالی کے تناؤ کے مختلف لیولز کے ردعمل کے طور پر کیسے بدلتے ہیں۔

خشک سالی کے برداشت کی تشخیص: خشک سالی کے تناؤ کے تحت اچھی طرح سے بڑھنے والے اور کم سے کم متاثر ہونے والے جینوٹائپس کو خشک سالی کے برداشت کے طور پر شناخت کیا جاتا ہے۔

موروثی اسکریننگ ایک آسان اور نسبتا تیز رفتار طریقہ ہے جسے بڑے پیمانے پر گندم کے جینوٹائپس کی اسکریننگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، یہ طریقہ صرف ظاہری خصوصیات کا جائزہ لیتا ہے اور خشک سالی کے تناؤ کے خلاف برداشت کے پیچیدہ جینیاتی میکانیزم کا مکمل تماشا نہیں کرتا ہے۔

جسمانی اسکریننگ میں پودوں کے اندرونی عمل اور حیاتیاتی میکانیزم کا مطالعہ شامل ہے تاکہ یہ سمجھا جا سکے کہ وہ خشک سالی کے تناؤ کے خلاف کس طرح نمٹتے ہیں۔ اس طریقہ کار میں عام طور پر درج ذیل مراحل شامل ہیں:

جینوٹائپس کا انتخاب: موروثی اسکریننگ کے ذریعے پہلے ہی خشک سالی کے برداشت کے طور پر شناخت کیے گئے جینوٹائپس کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

کنٹرولڈ حالات میں نمو: منتخب جینوٹائپس کو کنٹرولڈ ماحول میں اگایا جاتا ہے، جہاں پانی کے حالات کو مختلف طریقوں سے کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ خشک سالی کے تناؤ کے مختلف لیولز کی تقلید کی جا سکے۔

جسمانی پیرامیٹرز کا ماپنا: پانی کا ممکنہ امکان، سٹومیٹل کنڈکٹنس، فوٹوسنتھیتک شرح، اور دیگر جسمانی پیرامیٹرز کو مختلف پانی کے حالات کے تحت ماپا جاتا ہے۔

خشک سالی کے تناؤ کے ردعمل کا تجزیہ: مختلف پانی کے حالات کے تحت جسمانی پیرامیٹرز کے ردعمل کا تجزیہ کیا جاتا ہے تاکہ خشک سالی کے تناؤ کے خلاف برداشت کے میکانیزم کو سمجھا جا سکے۔

جینوتیپ کی تفریق: جسمانی پیرامیٹرز کے ردعمل میں فرق کی بنیاد پر خشک سالی کے برداشت کے لحاظ سے جینوٹائپس کو مختلف گروہوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

جسمانی اسکریننگ ایک زیادہ پیچیدہ اور وقت طلب طریقہ ہے لیکن یہ خشک سالی کے برداشت کے پیچیدہ جینیاتی میکانیزم کے بارے میں مزید گہری بصیرت فراہم کرتا ہے۔