Document Type : Research Paper
Author
Abstract
Ornamental Amaranthus (Amaranthus cruentus) is one of the valuable ornamental, medicinal and edible plants .The A. cruentus seeds plant have problem in germination and number of few cultivated seed will germinated. Therefore, in present study the effect of treatments includes: sulfuric acid, freezing, boiling water, wetting and drying, cold and scarification were investigated on break dormancy of this plant seeds and germination percentage and velocity of germination were determined. This study were done based on Completely randomized design experimental design with with 4 replications in Petri-Dish in Germinator. Then, obtained data along the experiment were analyzed using SPSS package (p<0.01). The results showed that A. cruentus seeds had physical and physiological dormancy and all used treatments effect on seed germination. Boiling water had most positive effect on improvement of seed germination and increase the germination percent from about 7% (Control sample) to 36%. Also, the highest velocity of germination (20 seed per day) was observed on boiling treat. Among all treatments only Cold treatment had negative effect on seed germination properties and decrease germination percentage to 4% in compare to Control sample.
Keywords
Main Subjects
اثر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی بر خصوصیات جوانهزنی بذر گیاه داروییزینتی تاج خروس (Amaranthus cruentus)
حبیب یزدانشناس1، علی طویلی2* و ملیحه نصیری1
1 کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی
2 کاشان، دانشگاه کاشان، دانشکده منابع طبیعی
تاریخ دریافت: 11/9/92 تاریخ پذیرش: 4/9/93
چکیده
تاج خروس زینتی (Amaranthus cruentus) یکی از گیاهان زینتی، خوراکی و دارویی بسیار ارزشمند است. بذر این گیاه دارای مشکل جوانه زنی میباشد و در زمان کشت تعداد محدودی از بذور کشت شده جوانه میزنند. بنابراین در پِژوهش حاضر اثر تیمارهای اسید سولفوریک، منجمد سازی، آب جوش، مرطوب و خشک کردن، سرمادهی و تیمارخراشدهی بر خواب بذر این گیاه اعمال شد و درصد جوانهزنی و سرعت جوانه زنی بذرها بررسی شد. آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار درون پتریدیش در محیط ژرمیناتور انجام شد. سپس دادههای جمعآوری شده مربوط به جوانهزنی بذرها در طول آزمایش مورد تجزیه و تحلیل آماری (با نرمافزار SPSS – p<0.01) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بذر این گیاه دارای خواب فیزیکی و فیزیولوژیک میباشد و تمام تیمارهای مورد آزمایش بر جوانهزنی بذر این گیاه اثرگذار بودند. تیمار آب جوش بیشترین تأثیر مثبت بر بهبود جوانهزنی بذور را داشت و میزان جوانهزنی بذور را از حدود 7% (نمونه شاهد) به 36% افزایش داد. همچنین بالاترین سرعت جوانهزنی بذرها مربوط به تیمار آب جوش (20 بذر در روز) بود. سرمادهی تنها تیماری بود که اثر منفی بر ویژگیهای جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی داشت و میزان جوانهزنی بذرها را در مقایسه با نمونه کنترل به 4% کاهش داد.
واژههای کلیدی: خواب بذر، ویژگیهای جوانهزنی، سرعت جوانهزنی
* نویسنده مسئول، تلفن: 09125622950 ، پست الکترونیکی: atavili@ut.ac.ir
مقدمه
بذر بسیاری از گیاهان بلافاصله پس از رسیدگی و قرار گرفتن در شرایط مناسب جوانه نمیزنند. وجود عواملی مانند پوسته سخت و یا نارس بودن جنین موجب تأخیر در جوانه زنی بسیاری از بذرها میشود. به همین ترتیب امروزه با استفاده از تکنیکهایی که بر اثر آزمایش و تجربه به دست آمده، وجود خواب در بذرها تشخیص داده شده است. روشهای استانداردی برای تعیین قدرت جوانهزنی گیاهان وجود دارد (9)، بنابراین راه رفع مشکل جوانهزنی بذرها با روشهای گوناگون بررسی شده که موجب غلبه بر خواب بذرها برای کشت شده است. با توجه به اینکه امروزه استفاده از گیاهان با اهداف زینتی و دارویی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است (12)، بهبود جوانهزنی بذر گیاهان برای کشت و زادآوری آنها ضروری میباشد و گونههای تاج خروس از این قاعده مستثنی نیستند.
گونههای تاج خروس گیاهانی یکساله، علفی، تکپایه، جزء دو لپهایها و به ارتفاع 10 تا 150 سانتیمتر هستند. برگهای آنها تخممرغی و رنگ اجزای گیاه سبز، سبز مایل به زرد، و قرمز تا زرشکی میباشد (1). گونههای این تیره جزء گیاهان 4 کربنه بوده و در برابر تنشهای محیطی نظیر کمآبی، خشکی هوا و گرما مقاومند و تولید بایومس بالایی دارند و در شرایطی که خاک و بستر کشت مملو از مواد غذایی باشد، رشد و تولید حداکثر را دارند. تاج خروس زینتی با نام علمی Amaranthus cruentus (A. cruentus) متعلق به تیره آمارانتاسه (Amaranthaceae) میباشد که عمدتاً به عنوان گیاه تولیدکننده دانه (Mexican grain Amaranth) مورد کشت قرار میگیرد (بیش از 235000 بذر در هر گیاه) (13، 18) و وزن هزار دانه در گونههای آن با توجه به ریز بودن بذور بین 5/0 تا 1 گرم میباشد (10). تاج خروس نه تنها از لحاظ زینتی مهم و مورد استفاده است بلکه از رنگدانههای این گیاه در صنایع رنگ سازی، انواع سالادها و غذاهای گیاهی استفاده میشود. همچنین این گونه از لحاظ دارا بودن نشاسته در طبقه گیاهان با نشاسته بالا قرار میگیرد (19). گونه تاج خروس زینتی از نظر دارویی نیز دارای اهمیت بوده، بهطوریکه گونه A. spinosus از این تیره برای درمان بیماریهای پوستی و سوختگیها مؤثر است (5، 14). تکثیر گیاه تاج خروس علاوه بر بذر با روش کشت ژرم پلاسم و کشت آزمایشگاهی به منظور منبع غذایی توسط پژوهشگران مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته است (17).
بذرهای گونه تاج خروس زینتی همانند بسیاری از دیگر گونه های تاج خروس در شرایط استاندارد به خوبی جوانه نمیزنند و ظرفیت جوانه زنی آن خصوصاً بلافاصله بعد از برداشت کمتر از سایر گونههای تاج خروس میباشد (13). در پژوهشی تیمار نیترات پتاسیم (KNO3) 2 درصد برای شکست خواب در بذر گونههای زینتی تاج خروس مورد استفاده و میزان جوانهزنی بذر را بهبود بخشید (10). از طرفی بذرهای این گیاه به دوره های تابش نور واکنش متفاوتی نشان میدهند، به طوریکه بذرهایی که رنگ روشنتری دارند از نظر جوانهزنی در شرایط بهتری هستند (13). گونههای تاج خروس عمدتاً در مزارع به عنوان علف هرز و در رقابت با سایر گیاهان هستند. بر همین اساس در آزمایشی عصاره اجزای گیاه آفتابگردان به عنوان عوامل آللوپاتیک و مؤثر بر جوانهزنی بذر گونهای از تاج خروس (A. retrofelexus) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که اجزای مختلف گیاه آفتابگردان تأثیر متفاوتی بر جوانهزنی بذر گیاه تاج خروس داشت (2). بدین ترتیب با توجه به اهمیت این گیاه نیاز است تا با استفاده از تیمارهای گوناگون بر خواب بذر این گونه ارزشمند و رفع موانع جوانهزنی بذر این گیاه اقدام نمود.
انواع تیمارهای شیمیایی و فیزیکی که هریک نمونههای مختلفی دارند بر روی بذر گیاهان اثرات گوناگون دارند، اگرچه باید در دوره جوانه زنی تمام نیازهای بذر ازجمله اکسیژن و رطوبت مهیا باشد (6). اما در مواردی بعد از رسیدن بذر گیاهان در هنگام دارا بودن خواب فیزیکی و فیزیولوژیکی باید تغییراتی در پوشش و یا جنین بذرها حاصل شود تا جوانه بزنند و در بسیاری از موارد دما موجب تکامل و جوانهزنی جنین میشود (17). روشهای زیادی برای شکست خواب بذرها وجود دارد که متناسب با نوع گونه باید از این روشها استفاده کرد، زیرا تیماری مانند سرمادهی در جوانهزنی بعضی از گونهها لازم است ولی اگر از حدی فراتر رود این فرایند را دچار اختلال میکند (7). قرار گرفتن بعضی از بذرها در لایههای گرم در طبیعت موجب تسریع جوانهزنی آنها میشود (15). استفاده از ابسیزیک اسید در بعضی گونههای گیاهی باعت تأثیر بر خصوصیات جوانهزنی بذرها میشود (8)، بدین ترتیب مواد شیمیایی هم میتوانند خواب بذر گونههایی از گیاهان را از بین ببرند. گونههایی از گیاهان ممکن است برای رفع خوابشان نیاز به لایهبندی داشته باشند. برای مثال گیاه عشقه زینتی (Hedera Helix) نیاز به چند دوره سرما برای جوانهزنی دارد (7). در بعضی مواقع برای اثرگذاری بهتر تیمارهای مورد استفاده ممکن است از چند تیمار هم زمان استفاده کنند و در این مواقع باید ترتیب و شدت تیمار مورد استفاده از قبل تعیین شده باشد. بذر گیاهانی که دارای خواب دوگانه هستند بهتر است از دو تیمار فیزیکی و شیمیایی برای شکستن خواب و تسریع در جوانه زنی آنها استفاده کرد (11). در مواردی هم، تیمارهایی ممکن است بر جوانهزنی گونههایی از گیاهان اثرگذار باشند و اختصاصی عمل کنند، برای مثال خراشدهی باعث تحریک جوانهزنی و رفع خواب در بذر گونههایی از گیاهان میشود. خیس کردن بذرهای گونه تاج خروس ریشه قرمز (Amaranthus retroflexus) موجب بهبود جوانهزنی آنها میشود (12).
با توجه به اهمیت گیاه تاج خروس زینتی برای کشت و تکثیر با اهداف تولید و مصرف خوراکی، دارویی و همچنین زینتی آن به صورت انبوه، نیاز است تا بر روی شناسایی و رفع موانعی که بر جوانهزنی بذر آن اثرگذارند اقدام نمود. بنابراین هدف از این پژوهش مطالعه اثر تیمارهای اسید سولفوریک، منجمد سازی، آب جوش، مرطوب و خشک کردن، سرمادهی و تیمارخراشدهی بر بهبود جوانهزنی بذر این گونه ارزشمند میباشد. همچنین تعیین سرعت جوانهزنی از اهداف جنبی این مطالعه میباشد.
مواد وروشها
بذرهای گیاه تاج خروس از فضای سبز دانشگاه صنعتی اصفهان جمع آوری شد. تیمارهای اعمال شده بر روی بذر این گونه شامل: خراشدهی مکانیکی، اسید سولفوریک، منجمد نمودن، مرطوب و خشک کردن، سرما دهی و آب جوش بود، ضمن آنکه تیماری به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. هریک از تیمارها در چهار تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی و در هر تکرار 100 عدد بذر قرار داده شد. انجام آزمایش تحت استانداردهای ISTA (در دمای 25درجه سانتی گراد، تعداد 100عدد بذر در هر تکرار، حداقل تعداد کافی تکرار معادل 4 و در رطوبت 80 درصد و نور کافی) انجام شد و تمام وسایل و همچنین بذرها با محلول آب ژاول ضدعفونی و سپس چندین مرتبه با آب مقطر شستوشو شدند. تیمارها به شرح زیر اعمال شدند:
اولین نمونه آزمایشگاهی مربوط به شاهد میباشد، در این نمونه بدون استفاده از تیماری چهارصد بذر در چهار پتریدیش قرار داده شد و در دما (25 سانتیگراد) و نور و رطوبت کافی (80 درصد) در ژرمیناتور قرار داده شد. تیمار سرمادهی در دمای 5 درجه سانتی گراد به مدت یک هفته انجام شد و پس از آن بذرها داخل پتریدیش کشت شدند. در این تحقیق بذرهای این گونه به مدت یک هفته در چهار تکرار صد تایی در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد نگه داری شدند و پس از رفع انجماد در پتریدیش کشت گردیدند. در تیمار آبجوش بذرها به مدت دو تا سه دقیقه داخل آب جوش (90 درجه سانتی گراد) قرار داده شد و بعد از خارج نمودن از آب جوش و سرد شدنشان در داخل پتری دیش کشت گردیدند، همچنین به منظور خراشدهی مکانیکی و ریز بودن بذرهای این گیاه، از خرده شیشه استفاده شد. در تیمار شیمیایی، بذرها به مدت 5 دقیقه در محلول رقیق شده سولفوریک اسید %95 قرار داده شدند و بعد از شستشوی کامل با آب مقطر داخل پتریدیش کشت شدند. تیمار مرطوب و خشک نمودن در طی یک هفته و به صورت 12 ساعت در هنگام شب مرطوب و خشک نمودن نمونهها در هوای آزاد در صبح انجام شد.
در مجموع 2400 بذر (6*4*100) کشت شد و از روز سوم پس از کشت بذرهای جوانه زده مشاهده شد (مربوط به تیمار آب جوش)، سپس تعداد بذر جوانه زده در هر روز شمارش و یاداشت شد. از زمان کشت بذرها تا مشاهده آخرین بذر جوانهزده یک هفته به طول انجامید و بعد از آن بذر دیگری که جوانه بزند مشاهده نشد. طی دوره آزمایش، تعداد بذر جوانه زده در هر روز شمارش شد تا در نهایت تعداد کل بذرهای جوانه زده (درصد جوانه زنی) محاسبه شود (معادله 1). همچنین سرعت جوانه زنی برای هر تیمار محاسبه شد. سرعت جوانهزنی بذرها با استفاده از فرمول ماکویر (Magvier)(1962) (16) برای بذرها در هر تیمار محاسبه گردید که بر اساس تعداد بذرهای جوانه زده در هر روز تا پایان دوره جوانهزنی به دست آمد (معادله 2).
|
GP: درصد جوانه زنی
G: تعداد بذر جوانه زده در هر شمارش
N: تعداد بذر
همچنین سرعت جوانه زنی با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.
|
VG: سرعت جوانه زنی )تعداد بذر در روز)
n: تعداد بذر جوانه زده در روز معین
t: زمان شمارش بذرهای جوانه زده
دادههای به دست آمده برای بررسیهای آماری وارد نرم افزار SPSS شد، برای آزمایش نرمال بودن دادهها از آزمون کولموگراف-اسمیرنوف استفاده شد و بعد تجزیه واریانس یکطرفه انجام گردید و پس از معنیدار بودن نتیجه آماری دادهها، مقایسات گروهی با استفاده از روش دانکن انجام شد.
شکل 1- مراحل انجام آزمایش و نمونه بذرهای جوانه زده
نتایج
نتایج تجزیه واریانس معنادار شدن تیمارها در سطح 1 درصد در خصوص جوانه زنی بذر تاج خروس زینتی در قالب جدول 1 نشان داده شده است. با توجه به معنیدار شدن اثر تیمارها، مقایسات گروهی نیز انجام شد و نتایج آن به صورت شکل 2 است. بیشترین و کمترین درصد جوانهزنی بذور به ترتیب مربوط به تیمار آبجوش و تیمار سرمادهی میباشد.
جدول 1- تجزیه واریانس درصد جوانه زنی بذر تاج خروس زینتی
|
مورد آزمون |
منابع تغییر |
درجه آزادی |
مجموع مربعات |
میانگین مربعات |
Sig. |
F |
|
درصد جوانه زنی |
تیمار |
6 |
429/3007 |
2387/501 |
**0007/0 |
**02/13 |
||
خطا |
21 |
0/808 |
476/38 |
- |
- |
|
||
کل |
27 |
429/3815 |
- |
- |
- |
|||
**: معنیدار در سطح احتمال 1 درصد خطا و :Sig معنیداری در سطح 95 یا 99 درصد احتمال.
همچنین نتایج حاصل از مقایسات گروهی (دانکن) به صورت نمودار زیر ارائه شده است. اثر تیمارهای بهکار برده شده تقریباً به سه گروه تقسیم شدهاند که حروف مشابه تفکیک کننده آنها میباشد.
سرعت جوانه بذور تحت تأثیر تیمارهای متفاوت تغییر میکند و عموماً بدین صورت است که تیمارهایی که درصد جوانهزنی را بالا میبرند، سرعت جوانه زنی بذور را نیز افزایش میدهند. این فاکتور در ظهور همزمان نهال و نشای گیاهانی که به طور انبوه کشت، جابهجا یا به فروش میرسند مهم خواهد بود.
شکل 2- مقایسه درصد جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی (A. cruentus) در تیمارهای مختلف
جدول 2- تجزیه واریانس سرعت جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی در تیمارهای مختلف
مورد آزمون |
منابع تغییر |
درجه آزادی |
مجموع مربعات |
میانگین مربعات |
Sig. |
F |
سرعت جوانه زنی |
تیمار |
6 |
357/986 |
393/164 |
**0004/0 |
**445/15 |
خطا |
21 |
500/223 |
643/10 |
- |
- |
|
کل |
27 |
857/1209 |
- |
- |
- |
نتایج حاصل از مقایسات گروهی (روش دانکن) در سرعت جوانه زنی بذرها به صورت نمودار شماره 3 در زیر آورده شده است. بالاترین سرعت جوانهزنی بذرها در تیمار آب جوش (20 بذر در روز) و در کمترین سرعت جوانهزنی بذرها در تیمار سرمادهی اتفاق افتاد.
شکل 3- مقایسه سرعت جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی (A. cruentus) در تیمار های مختلف
بحث ونتیجهگیری
از گیاهانی با کاربردهای شناخته شده جدید و با اهمیت است که در تهیه غذا، به عنوان گیاه دارویی و به عنوان گیاهی زینتی کاربرد دارد و بهبود و همزمانی جوانه زنی بذرها اهمیت شایانی برای مباحث کشت و زادآوری دارد. بدین ترتیب با توجه به اینکه جوانهزنی و رشد و نمو دانهرستها مراحل مهمی از زندگی گیاهان است (3)، تلاش در جهت تسریع و بهبود آن حائز اهمیت میباشد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان دادند که عامل خواب و جوانه نزدن بذر گیاه تاج خروس زینتی هم درونی و هم بیرونی و فیزیولوژیکیاند که شامل عوامل بیرونی مانند پوسته سخت بذرها میباشد و به احتمال قوی مربوط به درون بذر و جنین میباشد. تیمارهای فیزیکی شامل آب جوش، سرمادهی، خراشدهی و سرمادهی اثرات متفاوتی بر روی جوانهزنی بذرهای تاج خروس زینتی داشتند که این عمل در مورد بسیاری از بذرهای سایر گیاهان نیز صادق میباشد، از طرفی تیمارهای شیمیایی نظیر اسید سولفوریک ممکن است بسیار متفاوت از تیمارهای فیزیکی خواب بذر گیاهان را تحت تأثیر قرار دهد که در این بررسی اثر آن در بین تیمارهای دیگر قرار گرفت. این تیمار که اثر خود را بر پوسته بذر القا میکند توانست جوانه زنی بذر را افزایش دهد. تیمار خراشدهی نیز جوانهزنی بذر تاج خروس را بهبود بخشید. طی پژوهشی این تیمار برای رفع خواب بذر گیاه Astragalus fridae بسیار مؤثر بوده است (1). هر دو تیمار اسیدسولفوریک و خراشدهی به صورت سطحی و عمدتاً بر پوسته بذر اثرگذارند و به نظر میرسد عامل سختی پوست بذر تاج خروس زینتی یک مانعی برای نفوذ رطوبت و احتمالاً اکسیژن عمل میکند.
تیمار آب جوش درصد جوانهزنی بذر این گیاه را از 7 درصد (نمونه کنترل) به 36 درصد افزایش داد و همچنین سرعت جوانهزنی را بسیار بالا برد (20 بذر در روز) و بدین ترتیب باعث کوتاه شدن دوره جوانهزنی میشود. در مطالعات پیشین آب جوش بهترین تیمار برای بهبود جوانهزنی بذر گیاه بابا آدم (Arctium lappa) معرفی گردید که اثرات زیانبار و مضر هم ندارد (4). به نظر میرسد افزایش دما بیشتر بر روی بلوغ جنین بذرها اثرگذار میباشد و جوانهزنی را در بسیاری از بذرها بهبود میبخشد. سایر تیمارها هم مانند منجمد نمودن که بر روی پوسته بذر و هم تکامل درونی بذر اثرگذار است، تغییر مشخصی در تعداد بذر جوانه زده ایجاد کرده است، اما تیماری مانند سرمادهی نه تنها اثر مثبت بر جوانه زنی بذرهای این گیاه زینتی نداشت بلکه باعث تعویق (و افزایش دوره) جوانهزنی بذرها شد و در طی آزمایش مشاهده شد که بذرها در این تیمار یک روز نسبت به نمونه کنترل دیرتر جوانه زدهاند؛ درصورتی که این تیمار در بسیاری از گیاهان مانند Echinacea angustifolia تأثیر قابل توجهی بر روی جوانهزنی بذرها داشته است (15). تیمار مرطوب و خشک نمودن هم تأثیر مثبت بر روی جوانهزنی بذرها داشت.
با توجه به نتایج بدست آمده در این مطالعه مجموعه عواملی (به احتمال قوی هم درونی و هم بیرونی) بر جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی اثرگذار هستند. مطالعات پیشین چند نوع ساپونین را در بذر این گونه گیاه معرفی کرده است که شاید یکی از عوامل مؤثر بر جوانه زنی بذرهای این گیاه، وجود این ترکیبات باشد (19). از طرفی با توجه به اینکه تیماری مانند آب جوش و تیمارهایی مانند اسید سولفوریک و یا خراشدهی موجب بهبود جوانهزنی بذر گونه مورد آزمایش شده است، نشان میدهد که بذر این گیاه دارای خواب فیزیولوژیک میباشد که بر اثر عوامل درونی و هم بیرونی بوجود میآید. به طور کلی با توجه به نتایج این آزمایش میتوان چنین استنتاج کرد که تیمار آبجوش بهترین روش برای رفع خواب و بهبود جوانهزنی بذر تاج خروس زینتی میباشد و پس از آن دو تیمار منجمد کردن و خشک و مرطوب کردن بیشترین تأثیر را بر بهبود جوانهزنی بذر این گیاه دارند.