خشکی و گرما از مهم ترین تنش های غیرزیستی هستند که اغلب همزمان رخ می دهند و به طور چشمگیری تولید گیاهان زراعی را کاهش می دهند. این پژوهش با هدف ارزیابی تحمل به خشکی و گرما القا شده با تاخیر در تاریخ کاشت (آبان (معمول) و بهمن (گرما))، بر روی ژنوتیپهای جو جمعآوری شده از نواحی غرب ایران و همچنین لاینهای F4 و BC1F3 حاصل از تلاقی جو وحشی اسپانتانئوم با جو زراعی انجام شد. هدف دیگر مطالعه بررسی اثر خشکی بر بیان ژنها، فرآیندهای بیولوژیکی و عملکردهای ژنی مرتبط با خشکی در ژنوتیپ متحمل و حساس جو بوده است. بر این اساس سه مطالعه زیر انجام شد. مطالعه اول شامل ارزیابی تحمل به خشکی در تاریخ کشتهای متفاوت در انتهای مرحله ساقهدهی همزمان با ظهور سنبلهها در شرایط مزرعه بر روی 31 ژنوتیپ اسپانتانئوم و 5 ژنوتیپ جو زراعی بر اساس صفت زراعی، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی بود. ارزیابی ژنوتیپها در طی دو سال زراعی 400-401 و 402-401 در 80 درصد تخلیه رطوبتی و دو تاریخ کشت بهنگام و دیر هنگام بهصورت طرح بلوک با 2 تکرار در شرایط مزرعه انجام شد. صفات زراعی، صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی اندازه گیری شد. نتایج این آزمایش نشان داد که ژنوتیپهای جو وحشی اسپانتانئوم در مقایسه با ارقام زراعی، نسبت به تنشهای خشکی، گرما و ترکیب گرما و خشکی تحمل بیشتری داشته و از تنوع ژنتیکی قابل توجهی برخوردار بودند. برای شناسایی ژنوتیپهای متحمل، مجموعهای از شاخصهای تحمل، دفاع آنتی اکسیدانی، پاسخ های هورمونی، محتوای پرولین، کلروفیل وکارتنوئید، پایداری غشا و شاخصهای آسیب اکسیداتیو برای ژنوتیپهای وحشی و زراعی اندازهگیری شدند. نتایج نشان داد ژنوتیپ های وحشی در مقایسه با ارقام زراعی، تحمل بیشتری نسبت به تنش ها داشته اند؛ به گونه ای که کاهش عملکرد دانه و افت محتوای کلروفیل و کارتنوئید در آن ها کمتر بوده و توانایی بیشتری در حفظ تعادل فیتوهورمون ها و دفاع آنتی اکسیدانی نشان دادند. علاوه بر این، ژنوتیپ های وحشی مقادیر کمتری از MDA و HO انباشته کردند که بیانگر آسیب اکسیداتیو کمتر در آن ها بود. بنابراین صفات مذکور معیار مناسبی برای گزینش ژنوتیپهای متحمل به تنش میباشند. ضمن اینکه نتایج تجزیه خوشهای در شرایط تنش بر اساس فاصله اقلیدسی نشان داد که ارقام زراعی جو به-طورکامل از ژنوتیپهای وحشی تفکیک شدند. در مطالعه دوم به ارزیابی 86 لاین F4 و 79 لاین BC1F3 حاصل از تلاقی ژنوتیپ جو وحشی اسپانتانئوم با رقم جو مونا (رقم حساس) همراه با والدین و 2 رقم اصلاح شده متحمل به خشکی (یوسف و گوهران) در مزرعه در شرایط معمول و تنش رطوبتی در در دو تاریخ کشت بهنگام و دیر هنگام با استفاده از طرح لاتیس 13×13 پرداخته شد. نتایج نشان داد که وزن هزار دانه و تعداد دانه در سنبله مهمترین اجزای عملکرد دانه برای غربالگری لاینهای متحمل در برابر تنش در جمعیتهای F4 وBC1F3 بوده است. ارتباط قوی بین محتوای نسبی آب برگ، شاخص پایداری غشاء و شاخص برداشت با عملکرد دانه و شاخصهای STI و GMP در هر دو جمعیت تحت تنشهای مختلف مشاهده شد. نمودار تجزیه خوشهای حاصل از صفات زراعی و فیزیولوژیک در هر سه شرایط تنش (خشکی، گرما و ترکیبی) لاینهای F4 وBC1F3 را از یکدیگر تفکیک کرد و نشان داد که تنوع ژنتیکی کافی در جمعیت وجود دارد که امکان انتخاب برای بهبود تحمل به تنش را فراهم می سازد. لاینهای حاصل از تلاقی برگشتی در اغلب محیط ها به ویژه در شرایط تنش و ترکیب تنش ها، الگوی متحمل تری نسبت به نسل خودگشنی نشان دادند. در ادامه بر اساس صفات اجزای عملکرد و شاخصهای STI و GMP 39 ژنوتیپ (20 لاین از جمعیت BC1F3 و 16 لاین از F4 همراه با والدین و رقم گوهران) انتخاب و صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی آنها برای انتخاب لاین مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج دو مطالعه مزبور نشان داد که استفاده همزمان از شاخصهای تحمل مرتبط با عملکرد و صفات زراعی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی شناسایی دقیق و قابل تکرار ژنوتیپهای جو متحمل به تنش با عملکرد بالا را امکانپذیر میکند. در مطالعه سوم، ترانسکریپتوم ژنوتیپ جو وحشی و رقم مونا در شرایط معمول و تنش خشکی از طریق توالییابی RNA با پلتفرم Illumina Hiseq 6000 انجام شد و تائید نتایج ژنهای افتراقی ناشی از تنش خشکی با روش RT-qPCR انجام شد. متوسط خوانشهای اصلاح شده با کیفیت بالا برای ژنوتیپ جو وحشی و رقم مونا به ترتیب 21 و 20 میلیون خوانش در شرایط معمول و 30 و 25 میلیون خوانش در شرایط تنش خشکی بدست آمد. در ژنوتیپ جو وحشی از میان خوانشهای نقشهیابی شده با تفاوت بیان معنیدار، 1576 ژن در واکنش به تنش خشکی افزایش بیان و 988 ژن کاهش بیان نشان دادند. در مقابل، در رقم مونا تحت شرایط تنش خشکی 870 ژن افزایش بیان و 1293 ژن با کاهش بیان شناسایی شدند. ژنهای کلیدی دخیل در پاسخ به