Research Article

Reaction of some rapeseed (Brassica napus L.) genotypes to different drought stress levels during germination and seedling growth stages^☆

Réaction de certains génotypes de colza (Brassica napus L.) à différents niveaux de stress hydrique au cours des stades de germination et de croissance précoce de jeunes plantules

¹ Research Unit of Plant Breeding and Plant Genetic Resources Conservation, National Institute of Agricultural Research, Regional Agricultural Research Center of Meknes, Meknes, Morocco
² Laboratory of Plant Biotechnology and Molecular Biology, Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Moulay Ismail, Meknes, Morocco
³ Laboratory of Biodiversity and Natural Resources, Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Ibn Tofail, Kenitra, Morocco

^* Correspondence: abdelghani.nabloussi@gmail.com

Received: 29 June 2018
Accepted: 6 April 2019

Abstract

Drought is a major abiotic stress that affects seed germination and plant growth in arid and semi-arid regions. Rapeseed is an oilseed crop adapted to Mediterranean area; however, it is reported that it is sensitive to water stress occurring during seed germination. In this study, we investigated how seed germination and early seedling growth of six rapeseed genotypes were influenced by different water stress levels. In addition to the control (absence of drought stress), three drought levels were simulated using three osmotic potentials of polyethylene glycol (PEG-6000), −9, −10 and −11 bars. A completely randomized design with three replications was used for this experiment. Germination percentage (GP), shoot length (SL), root length (RL), shoot elongation rate (SER) and root elongation rate (RER) were determined to evaluate the genotypes response to PEG-induced drought stress. Results showed drought stress, genotype and interaction stress × genotype had a significant effect on the studied parameters. GP decreased with the increase in stress level. The genotype ‛Nap9’ was the most interesting, having the highest GP values, namely 63.33, 62.67 and 28% under the stress levels −9, −10 and −11 bars, respectively. The genotype ‛H2M-5’, which ranked second with respect to this parameter, was statistically comparable to ‛Nap9’. Also, SL, RL, SER and RER decreased with the increase in drought stress level. However, the studied genotypes reacted differently to various water stress levels. Once again, the genotype ‛H2M-5’ exhibited the highest average RL and RER under all drought levels. Particularly, for severe drought conditions (−11 bars), ‛H2M-5’ had an average RL of 1.54 cm and RER of 0.36 cm/d. Field evaluation under controlled conditions is needed to confirm findings of the present experiment. The mutant ‛H2M-5’ could be a valuable and promising germplasm for developing a performant and adapted variety to be designed for harsh environments particularly characterized by early drought coinciding with germination and seedling growth stages.

Résumé

La sécheresse est un stress abiotique majeur qui affecte la germination des graines et la croissance des plantes dans les régions arides et semi-arides. Le colza est une culture oléagineuse adaptée à la région méditerranéenne, mais qui reste sensible au stress hydrique survenant pendant la germination des graines. L’effet de différents niveaux de stress hydrique sur la germination des graines et la croissance précoce des jeunes plantules de six génotypes de colza a été étudié. Outre le contrôle (absence de stress), trois niveaux de sécheresse ont été simulés à l’aide de trois potentiels osmotiques de polyéthylène glycol (PEG-6000), –9, –10 et –11 bars. Un dispositif en blocs aléatoires complets, avec trois répétitions, a été utilisé pour cette étude. Le pourcentage de germination (GP), la longueur des pousses (SL), la longueur des racines (RL), le taux d’élongation des pousses (SER) et le taux d’élongation des racines (RER) ont été déterminés pour évaluer la réponse des génotypes au stress hydrique induit par le PEG. Les résultats ont montré que le stress hydrique, le génotype et l’interaction stress × génotype ont un effet significatif sur les paramètres étudiés. GP diminue de plus en plus que le niveau du stress augmente. Le génotype ‛Nap9’ est le plus intéressant, ayant les valeurs de GP les plus élevées, à savoir 63,33, 62,67 et 28 % sous les niveaux de stress de –9, –10 et –11 bars, respectivement. De même, le génotype ‘H2M-5’ (mutant), qui s’est classé deuxième en ce qui concerne ce paramètre, était statistiquement comparable à ‘Nap9’. Les paramètres SL, RL, SER et RER ont diminué également avec l’accroissement du niveau de stress. Cependant, les génotypes étudiés ont réagi différemment à ces niveaux de stress hydrique. Encore une fois, le génotype ‘H2M-5’ présente les taux moyens de RL et de RER les plus élevés, quel que soit le niveau de sécheresse. En particulier, dans des conditions de sécheresse sévère (–11 bars), ce génotype se distingue par un RL moyen de 1,54 cm et un RER de 0,36 cm/j. Une évaluation sur le terrain dans des conditions contrôlées est nécessaire pour confirmer les résultats de la présente étude. Le mutant ‘H2M-5’ pourrait être un germoplasme précieux et prometteur pour le développement d’une variété performante et adaptée, conçue pour les environnements difficiles caractérisés, notamment, par une sécheresse précoce coïncidant avec les stades de germination et de croissance de jeunes plantules.