نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری جنگلداری دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس

2 عضو هیأت علمی گروه جنگلداری دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران

4 استادیار، مؤسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج

چکیده

جنس زالزالک (Crataegus L.) متعلق به خانواده Rosaceae می‌باشد و موارد استفاده دارویی و زینتی دارد. جوانه-زنی بذر در گونه‌های جنس زالزالک به دلیل داشتن آندوکارپ استخوانی و خواب جنین به سختی انجام می‌گیرد. تحقیق حاضر به منظور شناخت مؤثرترین روش برای شکستن خواب و جوانه‌زنی بذر زالزالک ایروانیCrataegus Pojark. pseudoheterophylla انجام گرفت. بدین منظور بذرها در دو آزمایش جداگانه به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با 3 تکرار در گلدان‌های پلاستیکی کاشته شدند. ابتدا تیمارهای خراش‌دهی پوسته بذر با استفاده از نیترات پتاسیم با غلظت‌های 0، 2500، 5000، 7500 و 10000 میلی‌گرم در لیتر و اسید سولفوریک 98 درصد در مدت-های آغشتگی 0، 30، 45، 60، 90، 120، 150، 180 و 210 دقیقه انجام شد. آنگاه بذور در ترکیب با لایه‌گذاری در حالت‌های پیوسته (یک ماه گرمادهی و سه ماه سرمادهی) و متناوب (یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی، سپس یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و در انتها یک ماه سرمادهی) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در تیمار نیترات پتاسیم بیشترین درصد جوانه‌زنی (33/19 درصد) و سرعت جوانه‌زنی (18/4 تعداد در روز) در غلظت 10000 میلی‌گرم در لیتر و لایه‌گذاری متناوب و در تیمار اسید سولفوریک بیشترین درصد جوانه‌زنی (55 درصد) و سرعت جوانه‌زنی (63/8 تعداد در روز) در مدت زمان 120 دقیقه و لایه‌گذاری متناوب وجود دارد. بیشترین میانگین زمان جوانه‌زنی (39 و 30 روز) در هر دو تیمار خراش‌دهی در لایه‌گذاری پیوسته وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Improving Germination of Hawthorn (Crataegus pseudoheterophylla Pojark.) Seed by Potassium Nitrate, Sulfuric Acid and Stratification

نویسندگان [English]

  • fatemeh ahmadloo 1
  • masoud Tabari Kochaksaraee 2
  • Pejman Azadi 3
  • Aidin Hamidi 4

2 Associate Professor of Forestry, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University. Noor, Iran

3 Assistant Professor,Agricultural Biotechnology Research institute of Iran (Karaj)

4 Assistant Professor, Seed & Plant Certification & Registration Institute of Iran (Karaj)

چکیده [English]

The genus of Hawthorn (Crataegus L.), belonged to Rosaceae family has medicinal and ornamental applications. Its seed germination is poor, due to stony endocarp and embryo dormancy. This study was carried out to determine methods to break dormancy in Crataegus pseudoheterophylla seeds. For this purpose, seeds were sown in plastic pots as a factorial experiment in randomized completely block design (RCBD) with 3 replications. Treatments including chemical scarification in KNO3 for 0, 2500, 5000, 7500 and 10000 mg l-1 and concentrate sulfuric acid (H2SO4 96 %) for 0, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180 and 210 minutes followed by continues regime (1 month at 23 °C, then 3 months at 4 °C) and alternate regime (1 month at 4 °C and, 2 weeks at 23 °C, then 1 month at 4 °C and 2 weeks at 23 °C, finally 1 month at 4 °C) were applied. Results showed that in KNO3, the highest germination percentage (19.33 %) and germination speed (4.18 number/day) was determined at 10000 mg l-1 + alternate stratification and in sulphuric acid, the highest percentage germination (55 %) and speed germination (8.63 n/d) was determined for 120 minutes + alternate stratification. The highest mean time germination in both scarification treatments was observed in continues regime.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scarification
  • seed dormancy
  • Crataegus spp
  • germination speed
  • stratification

بهبود جوانه­زنی بذر Crataegus pseudoheterophylla Pojark. با کاربرد نیترات پتاسیم، اسید سولفوریک و لایه­گذاری

فاطمه احمدلو1، مسعود طبری کوچکسرایی1*، پژمان آزادی2 و آیدین حمیدی3 

1 نور، دانشگاه تربیت مدرس،  دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگل‌داری 

2 کرج، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی

3 کرج، مؤسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال

تاریخ دریافت: 21/2/93                تاریخ پذیرش: 12/8/93 

چکیده

جنس زالزالک (Crataegus L.) متعلق به خانواده Rosaceae می­باشد و موارد استفاده دارویی و زینتی دارد. جوانه­زنی بذر در گونه­های جنس زالزالک بدلیل داشتن آندوکارپ استخوانی و خواب جنین به سختی انجام می‌شود. تحقیق حاضر بمنظور شناخت مؤثرترین روش برای شکستن خواب و جوانه­زنی بذر زالزالک ایروانی Crataegus pseudoheterophylla Pojark.انجام شد. بدین منظور بذرها در دو آزمایش جداگانه بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با 3 تکرار در گلدان­های پلاستیکی کاشته شدند. ابتدا تیمارهای خراش­دهی پوسته بذر با استفاده از نیترات پتاسیم با غلظت­های 0، 2500، 5000، 7500 و 10000 میلی­گرم در لیتر و اسید سولفوریک 98 درصد در مدت­های آغشتگی 0، 30، 45، 60، 90، 120، 150، 180 و 210 دقیقه انجام شد. آنگاه بذرها در ترکیب با لایه­گذاری در حالت­های پیوسته (یک ماه گرمادهی و سه ماه سرمادهی) و متناوب (یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی، بعد یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و در پایان یک ماه سرمادهی) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در تیمار نیترات پتاسیم بیشترین درصد جوانه­زنی (33/19 درصد) و سرعت جوانه­زنی (18/4 تعداد در روز) در غلظت 10000 میلی­گرم در لیتر و لایه­گذاری متناوب و در تیمار اسید سولفوریک بیشترین درصد جوانه­زنی (55 درصد) و سرعت جوانه­زنی (63/8 تعداد در روز) در مدت 120 دقیقه و لایه­گذاری متناوب وجود دارد. البته بیشترین میانگین زمان جوانه­زنی (39 و 30 روز) در هر دو تیمار خراش­دهی در لایه­گذاری پیوسته وجود دارد.

واژه­های کلیدی: خراش­دهی، خواب بذر، زالزالک، سرعت جوانه­زنی، لایه­گذاری.

* نویسنده مسئول، تلفن: 01244553499 ، آدرس الکترونیکی: mtabari@modares.ac.ir

مقدمه

 

جنس زالزالک (Crataegus L.) درختان یا درختچه­هایی خزان کننده متعلق به خانواده Rosaceae می­باشد که 150 تا 1200 گونه در جهان دارد و پراکنش آن عموماً در مناطق معتدل نیمکره شمالی می­باشد (22). در ایران حدود 27 گونه (22 گونه، 5 هیبرید) از این جنس وجود دارد و از این تعداد 4 گونه بومی، 5 گونه نادر و 4 گونه در حال انقراض است (20). بیشتر بذرهای جنس زالزالک دارای آندوکارپ استخوانی و خواب دوگانه بوده یعنی علاوه بر وقوع خواب فیزیکی (مقاومت مکانیکی پوسته)، دارای خواب جنین نیز می­باشند و جوانه­زنی آنها با مشکل مواجه است و ممکن است 2 تا 3 سال طول بکشد (12). از طرفی بذر مهمترین عامل تولید مثل جنسی گیاهان است و علاوه بر حفاظت ذخایر توارثی، حفظ و بقای نسل گونه­های گیاهی در شرایط سخت زیست محیطی، نقش مهمی در انتقال خصوصیات وراثتی، مکانیزم­های پراکنش و استقرار گیاه در مناطق مختلف دارد (3). بمنظور شکستن خواب بذر گونه­های درختی و درختچه­ای و تحریک جوانه­زنی آنها با توجه به شرایط رویشگاهی و نیازهای اکولوژیکی، تیمارهای مختلفی ازجمله خراش­دهی پوسته با عوامل مکانیکی (سمباده) و یا به روش شیمیایی و استفاده از اسید سولفوریک، نیترات پتاسیم و اسید جیبرلیک توسط ISTA (18) پیشنهاد شده است و بعضی از محققان نیز معتقدند که لایه‌پردازی­های گرم و سرد می­تواند میزان جوانه­زنی را افزایش دهد (24). در طبیعت خواب بذر توسط سائیدگی تدریجی پوسته بذر، عبور از دستگاه گوارش جانوران و پرندگان، عمل میکروارگانیسم­ها، شسشتشوی بازدارنده­ها توسط باران و دماهای متناوب گرم و سرد، شکسته می شود. در طی دمای گرم، میکروارگانیسم­ها آندوکارپ را تجزیه کرده و بذرها آب جذب می­کنند و در دمای سرد خواب بذر شکسته می­شود (9). در مورد شکست خواب و جوانه­زنی بذرهای جنس زالزالک تحقیقاتی در خارج و داخل کشور انجام شده است.

Hudson و Carlson (18) گزارش کرده­اند که شستشوی بذرهایLindl.  Crataegus douglasii با آب اکسیژنه (H2O2) ده درصد بمدت 15 دقیقه و قرار دادن در C˚ 2 سرما بمدت 4 ماه روی درصد جوانه­زنی بذر مؤثر بوده و ضمناً بذرها بمدت 48-24 ساعت قبل از سرمادهی در آب روان قرار داده شدند.ISTA  (19) یک دوره 90 روزه در انکوباسیون در دمای C˚ 25 و بعد 9 ماه سرمادهی مرطوب در دمای C˚ 5-3 را برای گونهJacq.  Crataegus monogyna پیشنهاد می­کند. Todd و Blazich (26) با 60 روز گرمادهی و 120 روز سرمادهی، میزان جوانه­زنی را درSarg.  C. anomala و(Torr. & A. Gary) Scheele  C. mollis به‌ترتیب 37 و 50 درصد بدست آوردند. از طرفی آندوکارپ استخوانی نیز عاملی برای خواب بذر می­باشد و نفوذپذیر کردن آن سبب افزایش جوانه­زنی می­گردد (12). تحقیقی دیگر توسط Yahyaoglu و همکاران (27) روی شکست خواب بذر چندین گونه از جنس Crataegus با تیمارهای لایه­گذاری سرد (با مدت زمان­های 20، 40، 60 و 90 روز)، تیمار استفاده از اسید سولفوریک (با مدت زمان­های 30، 75، 105، 120، 150 و 180 دقیقه) و بعد لایه­گذاری سرد بمدت 60 تا 90 روز، بیشترین میزان جوانه­زنی (5/17 درصد) بذرهایFranco  C. monogyna subsp. azarella را در اسید سولفوریک بمدت زمان 120 دقیقه و بعد لایه­گذاری سرد بمدت 90 روز مشاهده کردند. این در حالی است که در گونه­های
C. Koch C. microphylla، C. monogyna،K. Koch  C. pontica و زالزالک ایروانی C. pseudoheterophylla اساساً جوانه­زنی رؤیت نشد.

میرزاده واقفی و همکاران (7) در بررسی شکستن خواب بذر و تشدید جوانه­زنی در سه گونه زالزالک (Crataegus persica Pojark.  ،Khat.  C. aminii ،
Khat. C. babakhanloui) با اعمال تیمارهای خراش­دهی پوسته و اعمال گرمادهی و سرمادهی متناوب نشان دادند که در تمام تیمارها برای نفوذپذیرتر کردن پوسته و شکستن خواب بذر، خراش­دهی مکانیکی مؤثر است. سرعت جوانه­زنی در تیمار قرار دادن بذرها در آب روان بمدت 24 ساعت، سپس سه ماه گرمادهی (C˚ 18) و آنگاه 5/4 ماه سرمادهی و درصد جوانه­زنی در بذرهای کاشته شده در هوای آزاد در اوایل تابستان در همه گونه­ها دارای بیشترین مقدار بوده است.

گونه تحقیق حاضر Crataegus pseudoheterophylla Pojark. دارای میوه پیرن کوچک تک هسته­ای، قرمز تیره مایل به ارغوانی تیره، کروی با آندوکارپ استخوانی و قطر 11-5 میلی­متر می­باشد (5). میوه آن خوراکی و گل­ها، برگ­ها و میوه آن سرشار از آنتی اکسیدانت و پلی فنل­ها هستند. بدلیل داشتن گل­های سفید و زیبا در فضای سبز شهری، باغها، مزارع و حاشیه جاده­ها نیز کاربرد دارند. این گونه، سازگاری بالایی به سرما داشته و ضمن پوشش دادن مناطق نیمه خشک وسیع کشور بهترین پایه پیوند برای به، گلابی و سیب بوده و از نظر خواص دارویی و ارزش صادراتی حائز اهمیت می­باشد. با توجه به اهمیت کاشت گونه­های زالزالک در فضای سبز و توسعه جنگل کاری­ها و حفظ ذخایر ژنتیکی این گونه در رویشگاه­های طبیعی آن در آسیای غربی (ایران، افغانستان و ترکیه) و قفقاز، تولید نهال آنها ضرورت دارد. تکثیر این گونه جزو اولویت طرح­های تحقیقاتی اداره کل منابع طبیعی استان مرکزی می­باشد و مناطق گرگان (کتول، کوهی نزدیک گرگان)، مازندران (کجور، کلاردشت)، همدان (کوه الوند)، لرستان (خرم‌آباد، چمشید)، فارس (یاسوج، کوه دنا)، خراسان (جنگلهای بردو)، تهران (کوه توچال، پس قلعه، کوههای دودره، کرج کوه دشته، کرج) و مناطق مرکزی ازجمله در استان مرکزی بصورت تک پایه پراکنش دارد (2). پیش از انجام تحقیق با اداره­های منابع طبیعی و مراکز تحقیقاتی استان­هایی که در قسمت بالا به آنها اشاره شد در مورد مطالعه روی جوانه­زنی
C. pseudoheterophylla بصورت حضوری و تماس تلفنی و مکاتبه، ارتباط برقرار شد که جوانه­زنی کمتر از 10 درصد را گزارش و تأکید کردند که نیازمند پروتکل مناسب برای تکثیر از طریق بذر گونه حاضر می­باشند. تعیین تیمارهای مطلوب برای شکستن خواب و افزایش جوانه­زنی بذر گونه C. pseudoheterophylla بمنظور تولید نهال آن در بررسی حاضر انجام می‌شود که اولین گزارش در مورد جوانه­زنی بذر گونه حاضر در جهان می­باشد.

مواد و روشها

جمع­آوری بذر رسیده از منطقه روستای دو خواهران در شهرستان شازند استان مرکزی، بخش مرکزی دهستان آستانه در فاصله 8 کیلومتری از شازند انجام شد. منطقه مورد مطالعه در عرض جغرافیایی"56´51°33 شمالی و طول جغرافیایی "12´24°49 شرقی، متوسط ارتفاع منطقه 2200 متر، متوسط بارندگی 5/568 میلی­متر، اقلیم منطقه نیمه مرطوب سرد و کوهستانی، بافت خاک لومی شنی تا لومی رسی شنی با اسیدیته 8/7 تا 8 و میزان هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک 5/0 میلی­موس بر سانتی­متر می­باشد (1).

در اواخر آبان 1390 از پایه­های مادری سالم با ویژگی­های یکسان از نظر قطر و ارتفاع و مورفولوژی و از قسمت فوقانی تاج و رو به نور گونه فوق اقدام به جمع­آوری بذرهای رسیده به رنگ قرمز تیره گردید. بررسی­های اولیه شامل تعیین تعداد بذر در هر میوه، تعداد جنین در هر بذر، درصد قوه نامیه با آزمون تترازولیوم، درصد خلوص فیزیکی، درصد رطوبت بذر، وزن هزار دانه و تعداد بذر در کیلوگرم بر اساس آزمون جوانه­زنی استاندارد مطابق جدول 1 انجام شد (19).

بذرهای رسیده با آندوکارپ پس از انتقال به آزمایشگاه پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات ابتدا بمدت 48 ساعت درون آب روان و بعد بمدت 24 ساعت در بستر ماسه مرطوب در فریزر با دمای 19- درجه سانتی­گراد قرار گرفتند و با محلول­‌ هیپوکلریت سدیم 2 درصد بمدت زمان 15 دقیقه ضدعفونی شدند. قبل از اعمال تیمارهای لایه­گذاری، تمامی گلدان­ها بمدت زمان 1 ماه در اتاق رشد با دمای 23 درجه سانتی­گراد قرار گرفتند. این تحقیق با دو آزمایش جداگانه با هر یک از محلول­های شیمیایی نیترات پتاسیم و نیز اسید سولفوریک و بدنبال آنها لایه­گذاری انجام شد. آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی بود که در 3 تکرار انجام شد. تیمارهای مورد آزمایش قرارگیری بذرها در محلول شیمیایی نیترات پتاسیم با غلظت­های (0، 2500، 5000 و 10000 میلی­گرم در لیتر) در مدت زمان 48 ساعت و اسید سولفوریک غلیظ 98 درصد با مدت زمان (0، 30، 45، 60، 90، 120، 150، 180و 210 دقیقه) و بعد قرارگیری هر یک از سطوح نیترات پتاسیم و اسید سولفوریک در تیمارهای بدون لایه گذاری، لایه­گذاری پیوسته (یک ماه گرمادهی و سه ماه سرمادهی) و لایه­گذاری متناوب (یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و بعد یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و بعد یک ماه سرمادهی) بود. تیمارهای سرمادهی در یخچال با دمای 4 درجه سانتی­گراد و تیمارهای گرمادهی در اتاق رشد با دمای 23 درجه سانتی گراد اعمال شد. لایه­گذاری در بستر مخلوط ماسه:پرلیت:کوکوپیت استریل به نسبت حجمی 2:1:1 و در طی دوره هر هفته تحت هوادهی و تنظیم رطوبت قرار گرفت. کشت در گلدان­های پلاستیکی (8 × 15 سانتی­متر) به تعداد 45 عدد برای تیمارهای نیترات پتاسیم و تعداد 81 عدد برای تیمارهای اسید سولفوریک همراه با تیمارهای لایه­گذاری و 50 عدد بذر با سه تکرار انجام شد. بطور کلی تعداد  126 گلدان و 6300 بذر مورد استفاده قرار گرفت. بعد از اعمال تیمارها و قرار دادن گلدان­ها بمدت 2 ماه در شرایط اتاق رشد (با فتوپریود 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و حرارت 23 درجه سانتی­گراد و تشعشع لامپ­های فلورسنت 2 هزار لوکس)، بذرها شروع به جوانه­زنی کردند. شمارش بذرهای جوانه­زده در اتاق رشد با مشاهده اولین بذر جوانه­زده در پایان ماه دوم آغاز شد و تا پایان ماه چهارم با اطمینان از تمام شدن جوانه­زنی بذرها بدلیل عدم جوانه­زنی بذر بمدت 1 ماه، ادامه یافت (9). در پایان آزمایش درصد زنده­مانی بذرهای جوانه نزده با آزمون تترازولیوم بررسی و نشان داد که بذرهای تیمار شده فاقد قوه نامیه می­باشند. آنگاه با استناد بر معادلات ارائه شده توسط محققان (جدول 2) اندازه­گیری صفات جوانه­زنی انجام شد. این تحقیق بطور کلی بمدت 10 ماه طول کشید.

 

 

جدول 1- خصوصیات بذرهای مورد مطالعه گونه Crataegus pseudoheterophylla

تعداد بذر در هر میوه

تعداد جنین در هر میوه

مبدأ بذر

قوه نامیه (درصد)

خلوص (درصد)

رطوبت (درصد)

وزن هزار دانه (گرم)

تعداد در کیلوگرم

1

1

شازند استان مرکزی

1/80

99

2/10

51/158

6310

 

جدول 2- فرمول محاسباتی شاخص­های جوانه­زنی با استناد به Panwar و  Bhardwaj(23)

شماره معادله

صفات مورد مطالعه

نحوه محاسبه صفات

[1]

جوانه­زنی (درصد)

GR= n/(N×100)

[2]

سرعت جوانه­زنی (بذر در روز)

GS= ∑(ni/ti)

[3]

میانگین زمان جوانه­زنی (روز)

MGT= å (ni .ti) / ån

n= تعداد کل بذرهای جوانه زده در طی دوره                N = تعداد بذرهای کاشته شده  (در این تحقیق 25 بذر)

ni = تعداد بذرهای جوانه زده در فاصله زمانی مشخص ti (در این تحقیق هر 3 روز)  ti = تعداد روزهای پس از شروع جوانه‌زنی              

 

 

آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی و تجزیه و تحلیل آماری داده­ها با استفاده از نرم افزار SPSS (Ver. 17) انجام شد. ابتدا شرط نرمال بودن داده­ها با آزمون کولموگروف-اسمیرنوف و همگنی واریانس داده­ها بوسیله آزمون لون آزمون گردید. برای تعیین اختلاف آماری داده­ها از آزمون تجزیه واریانس دو طرفه و برای مقایسه میانگین­ها از آزمون چند دامنه­ای دانکن استفاده شد.

نتایج

نتایج تجزیه واریانس نشان دهنده معنی­دار بودن اثر تیمارهای غلظت نیترات پتاسیم، اسید سولفوریک، لایه­گذاری و اثر متقابل آنها بر تمامی صفات مورد مطالعه می باشد (جدول 3). بیشترین درصد جوانه­زنی و سرعت جوانه­زنی در تیمار غلظت نیترات پتاسیم 10000 میلی­گرم در لیتر و لایه­گذاری متناوب و بیشترین میانگین زمان جوانه­زنی در تیمار بدون محلول نیترات پتاسیم و در لایه­گذاری پیوسته وجود دارد (جدول 4).

 

 

جدول 3– تجزیه واریانس شاخص­های جوانه­زنی گونه C. pseudoheterophylla  در تیمار نیترات پتاسیم، اسید سولفوریک، لایه­گذاری و اثر متقابل آنها    

منابع تغییرات

جوانه­زنی

سرعت جوانه­زنی

میانگین زمان جوانه­زنی

میانگین مربعات

F

میانگین مربعات

F

میانگین مربعات

F

بلوک

689/1

ns526/0

019/0

ns091/0

574/10

ns862/1

نیترات پتاسیم

756/185

**707/59

46/11

**14/58

558/219

**568/36

لایه­گذاری

822/347

**8/111

365/20

**32/103

891/191

**96/31

نیترات پتاسیم ×  لایه­گذاری

572/20

**612/6

414/2

**248/12

099/271

**152/45

خطا

213/3

-

21/0

-

678/5

-

درصد ضریب تغییرات

9/12

9/15

07/12

بلوک

827/1

ns278/0

914/0

ns783/1

013/2

ns146/0

اسید سولفوریک

346/1272

**574/198

887/18

**791/35

594/38

**887/2

لایه­گذاری

457/4444

**644/693

36/27

**85/51

985/585

**839/43

اسید سولفوریک ×  لایه­گذاری

29/189

**542/29

415/5

**262/10

627/100

**528/7

خطا

584/6

-

513/0

-

804/13

-

درصد ضریب تعییرات

73/10

45/19

19/16

ns : عدم معنی داری                ** :معنی­دار در سطح احتمال 01/0      * :معنی­دار در سطح احتمال 05/0

جدول 4- میانگین شاخص­های جوانه­زنی متأثر از ترکیب تیمارهای نیترات پتاسیم، لایه­گذاری و اثر متقابل آنها

 

غلظت نیترات پتاسیم

(میلی­گرم در لیتر)

تیمار لایه­گذاری

جوانه­زنی

(درصد)

سرعت جوانه­زنی

(تعداد بذر در روز)

میانگین زمان جوانه­زنی

(روز)

 

نیترات پتاسیم (0)

بدون لایه­گذاری

-

-

-

 

لایه­گذاری پیوسته

e(00/0)1

e(00/0)025/0

a(7/1)39

 

لایه­گذاری متناوب

e(06/0)67/2

e(00/0)16/0

b(9/2)42/19

 

نیترات پتاسیم (2500)

بدون لایه­گذاری

-

-

-

 

لایه­گذاری پیوسته

e(1/0)3

e(00/0)34/0

cd(7/0)27/9

 

لایه­گذاری متناوب

d(5/0)9

d(04/0)44/1

cd(6/0)46/9

 

نیترات پتاسیم (5000)

بدون لایه­گذاری

e(05/0)2

e(00/0)19/0

cd(87/0)5/11

 

لایه­گذاری پیوسته

cd(67/0)67/10

c(05/0)31/2

cd(19/0)64/8

 

لایه­گذاری متناوب

bc(6/1)33/13

ab(15/0)56/3

d(58/0)96/7

 

نیترات پتاسیم (7500)

بدون لایه­گذاری

e(06/0)33/3

e(05/0)36/0

c(1/1)11/13

 

لایه­گذاری پیوسته

bcd(15/1)12

bc(3/0)99/2

cd(8/0)75/8

 

لایه­گذاری متناوب

bc(2/1)67/12

c(08/0)69/2

cd(3/1)57/9

 

نیترات پتاسیم (10000)

بدون لایه­گذاری

e(06/0)33/4

e(05/0)36/0

c(1/1)11/13

 

لایه­گذاری پیوسته

b(2/1)33/14

a(1/0)82/3

d(4/1)81/7

 

لایه­گذاری متناوب

a(8/1)33/19

a(12/0)18/4

cd(6/1)22/10

 

(): اشتباه معیار          علامت – معرف عدد صفر             حروف مختلف در هر ستون بیانگر معنی­دار بودن میانگین­ها در سطح احتمال 05/0 می­باشد.

 

                       

 

بیشترین درصد جوانه­زنی و سرعت جوانه­زنی در تیمار اسید سولفوریک با مدت زمان 120 دقیقه و لایه­گذاری متناوب و کمترین درصد جوانه­زنی در تیمار بدون لایه گذاری وجود دارد. بیشترین میانگین زمان جوانه­زنی در تیمار بدون اسید سولفوریک و در لایه­گذاری پیوسته وجود دارد (جدول 5).

 

 

جدول 5- میانگین شاخص­های جوانه­زنی متأثر از ترکیب تیمارهای اسید سولفوریک، لایه­گذاری و اثر متقابل آنها

تیمار مدت آغشتگی بذر به اسید سولفوریک 98 درصد (دقیقه)

تیمار لایه­گذاری

درصد جوانه­زنی

(درصد)

سرعت جوانه­زنی

(تعداد بذر در روز)

میانگین زمان جوانه­زنی

(روز)

اسید سولفوریک 0 دقیقه

بدون لایه­گذاری

-

-

-

لایه­گذاری پیوسته

k(00/0)33/1

-

a(7/1)30

لایه­گذاری متناوب

k(00/0)67/1

-

b(96/1)17/21

اسید سولفوریک 30 دقیقه

 

بدون لایه­گذاری

-

-

-

لایه­گذاری پیوسته

jk(2/0)4

efg(00/0)3/0

b(93/1)47/21

لایه­گذاری متناوب

gh(52/0)8

fg(03/0)23/0

b(9/1)54/16

اسید سولفوریک 45 دقیقه

بدون لایه­گذاری

k(00/0)33/0

-

c(5/0)67/7

لایه­گذاری پیوسته

h(4/1)33/12

efg(04/0)409/0

b(47/0)67/17

لایه­گذاری متناوب

g(6/1)67/16

defg(05/0)698/0

b(68/0)29/17

اسید سولفوریک 60 دقیقه

بدون لایه­گذاری

k(08/0)33/1

g(00/0)083/0

cd(3/0)6

لایه­گذاری پیوسته

g(52/1)19

defg(02/0)768/0

b(57/0)6/15

لایه­گذاری متناوب

f(7/1)24

defg(02/0)845/0

b(65/1)15/18

اسید سولفوریک 90 دقیقه

بدون لایه­گذاری

ijk(03/0)33/4

g(00/0)086/0

b(32/1)21

لایه­گذاری پیوسته

f(88/0)67/23

defg(03/0)975/0

b(34/0)5/14

لایه­گذاری متناوب

de(33/2)67/28

defg(1/0)144/1

b(25/1)17

اسید سولفوریک 120 دقیقه

بدون لایه­گذاری

hi(05/0)33/8

g(00/0)099/0

b(62/0)22/14

لایه­گذاری پیوسته

b(08/2)47

b(4/0)66/5

b(34/1)71/18

لایه­گذاری متناوب

a(73/2)55

a(17/0)63/8

b(45/1)82/18

اسید سولفوریک 150 دقیقه

بدون لایه­گذاری

ij(09/0)67/6

g(00/0)083/0

b(1/2)56/15

لایه­گذاری پیوسته

c(52/2)40

de(03/0)7/1

b(5/1)01/19

لایه­گذاری متناوب

b(33/2)67/45

cd(12/0)98/1

b(9/1)9/18

اسید سولفوریک 180 دقیقه

بدون لایه­گذاری

jk(05/0)3

g(00/0)037/0

b(25/2)5/15

لایه­گذاری پیوسته

d(2/1)67/32

defg(04/0)345/1

b(3/2)95/17

لایه­گذاری متناوب

c(2/2)39

def(08/0)6/1

b(9/1)19

اسید سولفوریک 210 دقیقه

بدون لایه­گذاری

k(02/0)33/1

g(00/0)025/0

b(6/1)67/16

لایه­گذاری پیوسته

g(9/1)19

defg(08/0)11/1

b(7/1)19

لایه­گذاری متناوب

ef(4/2)33/25

c(3/0)09/3

b(6/1)67/16

اعداد داخل پرانتز اشتباه معیار هستند.                 علامت – معرف عدد صفر در ارزشهای مطالعه شده است.

حروف مختلف در هر ستون بیانگر معنی‌دار بودن میانگین‌ها در سطح احتمال 05/0 می­باشد.


بحث

در این تحقیق بذرهایی که تیمار شیمیایی و لایه­گذاری روی آنها اعمال نشد، اصلاً جوانه نزدند که با نتایج Yahyaoglu  و همکاران (27) روی جوانه­زنی بذرهایCrataegus microphylla ، C. monogyna ،
C. pontica ،C. pseudoheterophylla  مطابقت دارد و مؤید خواب بذر گونه می­باشد. همچنین بذرهایی که فقط تیمارهای شیمیایی روی آنها اعمال شد از درصد جوانه­زنی بسیار پایینی برخوردار بودند که نشان می­دهد گونهCrataegus pseudoheterophylla  علاوه بر خواب پوسته دارای خواب درونی نیز می­باشد و فقط آندوکارپ مانعی برای جوانه­زنی بذر نمی­باشد. اعمال تیمارهای نیترات پتاسیم در غلظت­های بالا به تنهایی در این تحقیق سبب افزایش جزئی در درصد جوانه­زنی شد، حال آنکه همراه با لایه­گذاری بصورت متناوب، 33/19 درصد بذرها جوانه زدند. در بسیاری از گونه­ها، افزایش فعالیت جوانه­زنی تحت تأثیر نیترات فقط با همراهی شرایط دیگر محیطی مانند نوسانهای حرارتی امکان‌پذیر است (14). نیترات پتاسیم در پاسخ به فرایندهای متابولیکی بذرها مفید است و این ترکیب ممکن است باعث بیوسنتز اکسین شده و باعث شروع رویش جنین گردد (21). نیترات پتاسیم اثر کمی بر جوانه­زنی بذرها داشت که ناشی از کم بودن تأثیر این تیمار در افزایش نفوذ پذیری پوسته بذر می­باشد و به ظاهر نیروی فشار ناشی از جذب آب و رشد جنین برای شکافتن پوسته بذر و خروج جوانه کافی نبوده است. پوسته به‌عنوان یک مانع فیزیکی از طریق ممانعت از گسترش رویان و یا از طریق ایجاد محدودیت در جذب آب و تبادلات گازی بر میزان جوانه­زنی تأثیر می­گذارد. با افزایش غلظت نیترات پتاسیم، درصد جوانه­زنی و سرعت جوانه­زنی که از عوامل مؤثر بر استقرار گیاهان می­باشند بواسطه ضعیف شدن پوشش بذری و کاهش استحکام پوسته بذر و کاهش طول دوره مرحله تأخیری در طی فرایند جوانه­زنی افزایش می­یابند (21).

در این تحقیق کاربرد اسید سولفوریک بمدت زمان 120 دقیقه همراه با لایه­گذاری متناوب سبب جوانه­زنی به میزان 55 درصد شد. اسید سولفوریک غلیظ با تخریب پوشش بذر و با در معرض قرار دادن لومن سلول­های اسکلریدی اجازه نفوذ آب را برای فرایند آبگیری می­دهد و خواب بذر ناشی از عدم نفوذ پوسته به آب برطرف می­شود (17). در غوطه وری بذرها با اسید سولفوریک بمدت 210 دقیقه میزان جوانه­زنی بذر نسبت بمدت 120 دقیقه، 46 درصد کاهش نشان داد که احتمالاً نفوذ اسید به ساختار و جنین بذر دلیل این امر می­باشد، به‌طوری‌که افزایش مدت زمان تماس بذر با اسید سبب کاهش جوانه­زنی گردید. Bujarska-Borkowska (12) روی Crataegus submollis Sarg. بیشترین میزان درصد جوانه­زنی (58 درصد) را در غوطه­وری بذرها در اسید سولفوریک غلیظ بمدت 3 ساعت همراه با لایه­گذاری متناوب بمدت 7 ماه بدست آوردند که ممکن است میزان ضخامت آندوکارپ بذر و اختلافات ژنتیکی پایه­های بذری دلیل تفاوت نتایج با این تحقیق باشد.

یکی از وقایع اولیه بحرانی در طی جوانه­زنی بذر، جزئیات حرکت ذخایر بذر (هیدرولیز و انتقال) است که انرژی فرایند متابولیکی مختلف شامل تنفس و فعالیت­های آنابولیکی را که برای رشد طولی جنین ضروری هستند، تأمین می­کند (11). برای انجام فرایندهای متابولیکی بایستی پوشش بذر قابلیت نفوذپذیری داشته باشد (12). در این راستا می­توان اظهار داشت که در این تحقیق نیترات پتاسیم در غلظت­های بالا و اسید سولفوریک در مدت زمان مناسب 120 دقیقه قابلیت نفوذپذیری پوشش بذر به آب را افزایش داده است. بنابراین با حذف موانع پوشش بذر، عناصر غذایی به درون بذر رسیده و فعالیت­های متابولیکی آن را افزایش می­دهند (11). نفوذپذیر کردن پوسته سبب افزایش مقدار رطوبت بذر، میزان اکسیژن و از طرفی حذف مواد بازدارنده جوانه­زنی می­گردد. این حقیقت ممکن است ذخایر عناصر غذایی جنین را غنی و جوانه­زنی را تسریع کند. از طرفی میانگین زمان جوانه­زنی بذر که نشان دهنده ارزیابی زمان ظهور گیاهچه و رفع دوره خواب است در تیمارهای بدون اعمال ترکیب شیمیایی بیشترین میزان را نشان داد. در این راستا، یوسف زاده و همکاران (8) فاکتورهای ژنتیکی، رطوبت بذر، موقعیت درخت و فاکتورهای محیطی در طول توسعه بذر از قبیل نور، حرارت، آب و مواد غذایی را از عوامل مؤثر بر دوره خواب بذر گزارش کرده‌اند.

از آنجا که بذرهای تحت تیمار لایه­گذاری متناوب در این تحقیق دارای بالاترین درصد جوانه­زنی بودند، بنابراین می توان نتیجه گرفت که خواب بذر از نوع فیزیولوژیک نیز بوده و عامل دخیل در این خواب ممکن است نارس بودن جنین یا وجود عامل بازدارنده در بذر و یا هر دو عامل بوده است. سرما احتمالاً باعث غلبه بر اسید آبسزیک درونی بذر و افزایش سطح اسید جیبرلیک و بالطبع افزایش آنزیم آلفا آمیلاز می­شود که نشاسته را به شکر برای انتقال به جنین به‌عنوان یک منبع غذایی تبدیل می­کند. همچنین با تحریک سنتز DNA و RNA در بذرها رشد و تقسیم سلولی در رویان را تسهیل کرده و نفوذپذیری غشای سلولی و تبادلات مواد ذخیره­ای را افزایش می­دهد و موجب تغییر در جابجایی یون­ها (بویژه کلسیم) و در نتیجه پیام رسانی به سلول برای تحریک تولید اسید جیبرلیک می­شود (10) و خواب فیزیولوژیک بذر را بر طرف می‌کند که سبب می­شود درصد جوانه­زنی بطور معنی­داری افزایش یابد. به عبارت دیگر لایه­گذاری سرد منجر به تشکیل، آزاد سازی یا فعال کردن آنزیم­های هیدرولیکی برای تجزیه پروتئین­ها و نشاسته ذخیره در بذر برای تغذیه جنین می شوند که خواب آن را برطرف می­کند. بطور کلی در این تحقیق بدون در نظر گرفتن تیمارهای شیمیایی بذرها در لایه­گذاری متناوب نسبت به لایه­گذاری پیوسته میزان جوانه­زنی بیشتری را نشان دادند که با نتایج پژوهش Morgenson (22) روی Crataegus mollis Scheele ،.C. x anomala Sarg و C. chrysocarpa Ashe مطابقت دارد. هورمون اسید آبسزیک در تداوم خواب بذر مؤثر است و تجمع آن در بذر در طول لایه­گذاری سرد و گرم (لایه­گذاری متناوب) کاهش می­یابد (15) و سبب افزایش رشد جنین و سایر فرایندهای داخلی می­شود. در یک مطالعه رویPrunus campanulata Maxim. در بذرهایی که فقط لایه­گذاری گرم شدند، بدلیل تجمع کم اسید جیبرلیک جوانه­زنی بذر با شکست مواجه شد (25)، زیرا جوانه­زنی در بذرها نتیجه توازن بین مواد تنظیم کننده رشد گیاهی می­باشد (12) و بایستی شرایط برای جوانه­زنی مناسب باشد. یکی دیگر از اثرات لایه­گذاری کاهش مقاومت مکانیکی پوشش بذر است که در نتیجه لایه­گذاری گرم و سرد بطور متناوب انجام می‌شود (16). همچنین اعمال سرمادهی مرطوب سوخت و ساز فسفر و پروتئین بذر را تحت تأثیر قرار می­دهد و یک روند افزایش در سنتز اسیدهای نوکلئیک و سطوح فعالیت آنزیم­های مسیر پنتوز فسفات بوجود می­آید که نشانه شکست خواب و افزایش روند جوانه­زنی بذر است (4). در طی دوره لایه­گذاری، بذر تحت تأثیر مجموعه­ای از فرایندهای درونی و بیرونی قرار دارد که برآیند آنها در طول زمان و به تدریج منجر به جوانه­زنی خواهد شد و تنها بخشی از این فرایندهاست که با کاهش غلظت بازدارنده­ها و در مقابل افزایش محرک­ها، جوانه­زنی را القاء می­کند (6). از طرفی لایه­گذاری سرد سبب ایجاد تنش در دیواره­های سلول شده و این امر به نوبه خود سبب می­شود تا میزان تراوش سلول در طی سرمازدگی به هنگام جذب آب افزایش یابد و سبب بروز جوانه­زنی گردد (13). بنابراین پیشنهاد می­گردد مطالعات رشد و مورفولوژی نهال­های حاصل از بذرهای گونه مورد مطالعه در آینده در دستورکار سایر پژوهشگران قرار گیرد.

نتیجه­گیری کلی

در این بررسی شستشوی بذرها ابتدا بمدت 48 ساعت در داخل آب روان و بدنبال آن قرارگیری آنها بمدت 24 ساعت در فریزر با دمای 19- درجه و اعمال اسید سولفوریک بمدت 120 دقیقه و بعد قرارگیری گلدان­ها بمدت 1 ماه در دمای اتاق رشد در لایه­گذاری متناوب (یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و بعد یک ماه سرمادهی و دو هفته گرمادهی و آنگاه یک ماه سرمادهی) انجام شد. بهترین تیمار برای جوانه­زنی بذر زالزالک ایروانی Crataegus pseudoheterophylla با میزان جوانه­زنی 55 درصد شناخته شد.

1. آقا خانی، س، متاجی، 1. 1388. بررسی روند تحول اکولوژیکی و ساختار توالی توده های ذخیره گاهی جنگلی استان مرکزی (مطالعه موردی شهرستان شازند- ذخیره گاه جنگلی بلوط سرسختی)، مجله اکوفیزیولوژی گیاهی (دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان)، 1 (3): 54-62.

2. ثابتی، ح. 1387. جنگلها، درختان و درختچه های ایران، انتشارات دانشگاه یزد.

3. سرمدنیا، غ.م. 1375. تکنولوژی بذر، تألیف: کاپلند، ل.ا. و مک دونالد، م.ب.، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد.

4. عموآقایی، ر. 1389. اثر کاربرد جیبرلین و سرمادهی مرطوب روی تحریک جوانه­زنی دانه و رشد بعدی دانه رست ازگیل ژاپنی، مجله زیست شناسی ایران، 23 (2): 299-308.

5. مظفریان، و. 1383. درختان و درختچه­های ایران، انتشارات فرهنگ معاصر.

6. میرزاده واقفی، س.س، نصیری، م. 1392. بررسی اثر عوامل فیزیکی و شیمیایی بر جوانه­زنی بذر زالزالک بومی
(Crataegus assadii)، مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 26 (3): 366-374.

7. میرزاده واقفی، س.س، جم زاد، ز، جلیلی، ع، نصیری، م. 1388. بررسی شکستن خواب بذر و تشدید جوانه­زنی در سه گونه زالزالک (Crataegus persica، C. amini ،
C. babakhanloui)، فصلنامة علمی-پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 17 (4): 544-559.

8. یوسف زاده، ح، اسپهبدی، ک. 1386. بررسی تأثیر مبدأ، قطر پایه مادری و دوره تیمار روی جوانه­زنی بذر بارانک
(Sorbus torminalis Crantz L.) در مازندران، مجله زیست شناسی ایران، 20 (2): 215-224.

 

9. Baskin, C.C, Baskin, J.M, 2008. Advances in understanding seed dormancy at the whole-seed level: An ecological, biogeographical and phylogenetic perspective, Acta Bot Yunnanica, 30 (3): 279-294.

10. Bewley, J.D, Black, M. 1994. Seeds. Physiology of Development and Germination, Second Edition, Plenum, New York.

11. Bishnoi, N.R, Sheroran, I.S, Singh, R. 1993. Effect of cadmium and nickel on mobilization of food reserves and activities of hydrolytic enzymes in germinating pigeon pea seeds. Biology Plant, 35:583–589. 

12. Bujarska-Borkowska, B. 2006. Seed dormancy breaking in Crataegus laevigata, Dendrobiology, 56: 3-11.

13. Bujarska-Borkowska, B. 2007. Dormancy breaking, germination, and seedling emergence from seeds of Crataegus submollis, Dendrobiology, 58: 9-15

14. Çetinbaş, M, Koyuncu, F. 2006. Improving germination of Prunus avium L. seeds by gibberellic acid, potassium nitrate and thiourea, Horticultural Science (Prague), 33 (3): 119–123.

15. Chen, S.Y, Li, W.Y, Han, M.C, Wang, Y.C, Chien, C.T. 2005. Association of abscisic acid and gibberellins with dormancy and germination in seeds of Prunus buergeri, Journal of Forest Science, 20: 227-237.

16. Esen, D, Yildiz, O, Sarginci, M, Isik, K. 2007. Effects of different pretreatments on germination of Prunus serotina seed sources, Journal of Environmental Biology, 28(1): 99-104.

17. Garcia-Gusano, M, Martinez-Gomez, P, Dicenta, F. 2004. Breaking seed dormancy in almond (Prunus dulcis (Mill.) D.A Webb), Scientia Horticulturae, 99: 363-370.

18. Hudson, S.h, Carlson, M, 1998. Propagation of interior British Columbia native plants from seed, British Columbia.

19. ISTA [International Seed Testing Association] 2008. Annexe to chapter seed health testing methods.  

20. Jalili, A, Jamzad, Z. 1999. Red data book of Iran, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, Iran.

21. Khan, J, Rauf, M, Ali, Z, Rashid, H, Khattack, M.S. 1999. Different stratification techniques effects on seed germination of Pistachio, Pakistan Journal of Biological Sciences, 2: 1412-1414.

22. Morgenson, G. 2000. Effects of Cold Stratification, Warm-Cold Stratification, and Acid Scarification on Seed Germination of 3 Crataegus Species, Tree Planters' Notes, 49 (3): 72-74.

23. Panwar, P, Bhardwaj, S.D. 2005. Handbook of practical forestry, Agrobios (INDIA).

24. Peitto, B, Di Noi, A. 2001. Seed propagation of mediterranean trees and shrubs, APAT press, Italy.

25. Shun, Y.C, Chien, C.T, 2007. Dormancy-break and germination in seeds of Prunus campanulata, Taiwan Forest Research Institute Journal, 17 (1): 21-32.

26. Todd, F, Blazich, F. 2004. Crataegus, Rosaceae (Rose family), plants for future, North Carolina state university.

27. Yahyaoglu, Z, Ölmez, Z, Gokturk, A, Temel, F. 2006. Effects of cold stratification and sulphuric acid pretreatments on germination of Hawthorn (Crataegus spp.) Seeds, ZKÜ Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 8(10): 74-79.