نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده فناوری کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی
2 دانشکده منابع طبیعی دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری
3 بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
4 دانشگاه کاشان
چکیده
زوال بذر باعث از دست دادن کیفیت آن، کاهش درصد زنده بودن و قدرت جوانهزنی به علت اثر عوامل نامطلوب زیست محیطی است. عوامل متعددی موجب زوال بذر میشوند. علت اصلی دما، رطوبت نسبی، محتوی رطوبتی بذر، آسیب به بافت ها توسط میکروارگانیسم ها و حشرات است. در این مطالعه بذرهای گیاه فستوکا به طور مصنوعی تحت دمای 45درجه سانتیگراد در رطوبت 100% ، برای مدت های 24، 48، 72، 120 ساعت درون انکوباتور، قرار داده شدند. هدف از این تحقیق بررسی تحمل گونه فستوکا به عنوان یکی از گیاهان مهم در اصلاح و احیای مراتع، به شرایط انبارداری و روند زوال بذر بود. بررسی خصوصیات جوانهزنی شامل درصد و سرعت جوانهزنی، طول ریشهچه و ساقهچه، وزن تر و خشک گیاهچهها و تعیین شاخص بنیه نمونههای بذر تیمار شده انجام شد. نتایج نشان داد که همه صفات مورد بررسی بجز طول ریشهچه روند کاهشی معنیداری با افزایش مدت زمان پیری زودرس داشتند. بر این اساس میانگین زمان جوانهزنی ،درصدجوانهزنی، شاخص بنیه بذر، وزن تر گیاهچه در سطح احتمال یک درصد و طول ساقهچه در سطح احتمال 5 درصد روند کاهشی معنیداری با مدت زمان تیمار پیری زودرس نشان داد. به کلی بالاترین مقدار صفات در تیمار شاهد و کمترین مقدار در تیمار 120 ساعت دیده شد. اما روند کاهشی طول ریشهچه با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس معنیدار نبود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Trends of fescue seed germination (Festuca arundinacea Schreb) during accelerated ageing test
نویسندگان [English]
1 university of Mohaghegh Ardabili
2 Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University
3 Research institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
4 university of kashan
چکیده [English]
Seed deterioration caused loss of seed quality, viability and germination ability to cause adverse environmental effects. Several factors can cause seed decay. The main cause of temperature, relative humidity, moisture content of seeds, damage to tissues by microorganisms and insects. The ability to predict the deterioration of seed for seed markets and germplasm is very valuable, because it can prevent the loss of seed quality and seed base in the form of regularly renewed. Accelerated ageing test is to put the seeds in artificial aging test conditions of temperature 40 C and relative humidity of 100%, which accelerates the seed metabolism, resulting in deterioration of seeds is rapidly. In this study seeds was placed artificially under 100% humidity at 45°C, for 24, 48, 72, and 120 hours in the incubator. Characterization of seed samples such as germination percentage, rate of germination, root and shoot length, fresh and dry weight and seedling vigor index were treated. The results showed that all traits except root length were decreased significantly with increasing aging time. Accordingly, the mean time to germination, germination, vigor index, seedling fresh weight and shoot length of aging treatments showed a significant decrease with time. But the decrease of root lengths was not significant with increasing duration of treatment.
کلیدواژهها [English]
بررسی روند زوال بذر فستوکای پا بلند ) Festuca arundinacea Schreb) تحت آزمون پیری زودرس
شعله حاج آقا معمار1، فرشاد کیوان بهجو1*، بهزاد بهتری2، احسان زندی اصفهان3 و مریم پیرمحمدی بارده4
1 اردبیل،دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، گروه مرتعداری
2 ساری، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده منابع طبیعی، گروه مرتعداری
3 تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، بخش تحقیقات مرتع
4 کاشان، دانشگاه کاشان، دانشکده منابع طبیعی، گروه مرتعداری
تاریخ دریافت: 26/3/94 تاریخ پذیرش: 17/9/94
چکیده
زوال بذر باعث از دست دادن کیفیت آن، کاهش درصد زنده بودن و قدرت جوانهزنی به علت اثر عوامل نامطلوب زیست محیطی است.عوامل متعددی موجب زوال بذر میشوند. علت اصلی دما، رطوبت نسبی، محتوی رطوبتی بذر، آسیب به بافت ها توسط میکروارگانیسم ها و حشرات است.در این مطالعه بذرهای گیاه فستوکا به طور مصنوعی تحت دمای 45درجه سانتیگراد در رطوبت 100% ، برای مدت های 24، 48، 72، 120 ساعت درون انکوباتور، قرار داده شدند. هدف از این تحقیق بررسی تحمل گونه فستوکا به عنوان یکی از گیاهان مهم در اصلاح و احیای مراتع، به شرایط انبارداری و روند زوال بذر بود. بررسی خصوصیات جوانهزنی شامل درصد و سرعت جوانهزنی، طول ریشهچه و ساقهچه، وزن تر و خشک گیاهچهها و تعیین شاخص بنیه نمونههای بذر تیمار شده انجام شد. نتایج نشان داد که همه صفات مورد بررسی بجز طول ریشهچه روند کاهشی معنیداری با افزایش مدت زمان پیری زودرس داشتند. بر این اساس میانگین زمان جوانهزنی ،درصدجوانهزنی، شاخص بنیه بذر، وزن تر گیاهچه در سطح احتمال یک درصد و طول ساقهچه در سطح احتمال 5 درصد روند کاهشی معنیداری با مدت زمان تیمار پیری زودرس نشان داد. به کلی بالاترین مقدار صفات در تیمار شاهد و کمترین مقدار در تیمار 120 ساعت دیده شد. اما روند کاهشی طول ریشهچه با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس معنیدار نبود.
واژه های کلیدی: انبارداری، بذر، پیری زودرس، زوال بذر، روند
* نویسنده مسئول، تلفن: 09124595203، پست الکترونیکی: Farshad.keivan@gmail.com
مقدمه
بذرها عناصر زنده ای هستند که برای حفظ حیات خود تا زمانی که شرایط مکانی و زمانی جهت تجدید حیات آن ها مساعد شود به شکل منحصر به فردی مجهز شده اند. البته بذرها نیز مانند سایر اشکال حیات نمی توانند تا ابد زنده بمانند و در اثر عوامل محیطی و با گذشت زمان بتدریج زوال یافته و میمیرند. زوال بذر یک مشکل جدی در کشورهای درحال توسعه است که بذرها بدون کنترل مناسب از لحاظ دما و رطوبت، ذخیره میشوند. دما و رطوبت بذر یا رطوبت نسبی بذر فاکتورهای مؤثر در زوال و کاهش ظرفیت نگهداری بذر میباشد ( 12و 30). توانایی جوانهزنی و استقرار گیاهچه از پارامترهای مهم تعیین کیفیت بذر میباشد. هنگام ذخیره سازی بذر تحت شرایط رطوبت و دمای بالا، بذرهای بسیاری از گیاهان ممکن است به شدت آسیب ببیند و قدرت جوانهزنی خود را از دست بدهد که بهطبع آن استقرار گیاهچه تحت تاثیر قرار میگیرد (21). دمای پایین و رطوبت کم باعث تاخیر در زوال بذر است و درنتیجه منجر به زندهمانی طولانی بذر میشود. بذرهای زوال یافته داده شده معمولا با کاهش در قدرت (33، 10 و 18)، زندهمانی، سرعت و ظرفیت جوانهزنی (11) و با افزایش تراوش املاح (9 و 13) و حساسیت به تنش ها و کاهش تحمل به شرایط انبارداری در شرایط نامطلوب مشخص میشوند (16). پیری باعث کاهش درصد جوانهزنی بذر است و بذرهایی هم که که جوانه می زنند، گیاهچه های ضعیفی تولید میکنند (34). ولتز و تک رونی (35)، اظهار داشتند که برای پیش بینی قدرت بذر، تست پیری زودرس به طور قطع بهتر از تست استاندارد جوانهزنی بذر است. آزمون پیری زودرس بذر یعنی قرار دادن بذرها در شرایط مصنوعی درجه حرارت 40 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 100% که باعث تسریع در متابولیسم بذر و در نتیجه سبب زوال پذیری سریع آن میگردد. در طول ذخیره سازی، محتوی رطوبتی بذر و دمای ذخیره سازی از عوامل مهم در زوال بذرها هستند (24). با این حال، هیچ نوع انبارداری قدرت زندهمانی بذر را بهبود نمیبخشد، اما می توان طول عمر بذر را با شرایط نگهداری مناسب، رطوبت کم بذر و کاهش دمای انبار طولانی کرد (29). در طول انبارداری، برخی تغییرات در زوال بذرها نقش دارد. اما میزان آن بستگی به رطوبت بذر و دمای انبار بستگی دارد. پتانسیل عمر انبارداری بذر از گونهای به گونه دیگر (20) و حتی ارقام همان گونه (8) متفاوت است.. از تغییرات بیوشیمیایی مرتبط با زوال بذر عبارتند از: افزایش نشت از مولکولهای زیستی (15، 7، 29، 6)، کاهش کل قندهای محلول (6) و محتوی پروتئین (25). در برخی گونهها فعالیت آمینواسیدها و پروتئاز با زوال بذر افزایش (6) و فعالیت آلفا آمیلاز کاهش مییابد (27، 6، 25). توانایی پیشبینی زوال بذر برای بنگاههای بذر و ژرم پلاست بسیار ارزشمند است. چرا که میتوان از تلفات کیفیت بذر پیشگیری کرد و پایههای بذری را به شکل منظم تجدید کرد.
فستوکای پابلند (Festuca arundinacea Schreb) گیاه چند ساله، پشتهای متراکم، فاقد ساقه زیرزمینی، ساقه ماشورهای به ارتفاع تا 180 سانتی متر میرسد. تولید چمن انبوه آن را در زمره گراسهای عالی قرار داده است (3). این گیاه همچنین به عنوان یکی از گیاهان مهم در اصلاح و احیای مراتع مطرح است و تعیین میزان قوهنامیه و زندهمانی بذر این گونه در شرایط انبارداری حائز اهمیت است. بنابراین هدف از انجام این تحقیق بررسی روند تغییرات شاخص های رشد و جوانهزنی بذر فستوکا طی زمان های مختلف در شرایط دمایی و رطوبتی بالا بود.
مواد و روشها
این مطالعه بمنظور نشان دادن، مکانیسمهای پیری زودرس بر روی بذرها مرتعی فستوکای پا بلند انجام گرفت در این مطالعه بذرگیاه در تیرماه از مراتع فریدن اصفهان جمعآوری شد. فستوکای پا بلند به نام معمولی Tall Fescue از طایفه Festuceae و تیره poaceae میباشد. بذرهای گیاه بطور مصنوعی تحت دمای 45درجه در رطوبت 100%، برای مدتهای 24، 48، 72، 120 ساعت درون انکوباتور، قرار داده شدند. در طول دوره پیری زودرس هر روز بذرها تکان داده می شد تا تمامی بذرها در شرایط پیری قرار بگیرند. بذرها بگونه ای داخل انکوباتور قرار گرفتند که در نهایت تمامی تیمارها همزمان از انکوباتور خارج شدند. بررسی خصوصیات جوانهزنی شامل درصد و سرعت جوانهزنی، طول ریشهچه و ساقهچه، وزن تر و خشک گیاهچهها و تعیین شاخص بنیه نمونههای بذر تیمار شده انجام شد.
50 عدد بذر از هر تیمار در سه تکرار روی کاغذ صافی درون پتریدیش قرار داده شدند، سپس نمونههای پتریدیش در شرایط کنترل شده ژرمیناتور با دمای 15- 25 درجه سانتیگراد، رطوبت نسبی 95% (4) و تناوب نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی قرار گرفتند (22). روشنایی داخل ژرمیناتور توسط لامپهای فلورسانت با شدت 1250 لوکس تامین شد. آبیاری بذرها با 10میلی لیتر آب مقطر در شروع آزمایش انجام شد. یادداشت برداری درصد جوانهزنی و سرعت جوانهزنی هر روز در فرمهای مخصوص انجام گرفت. یادداشت برداری تا روز بیست یکم ادامه داشت. بذرها زمانی که طول ریشهچه در آنها به 2 میلیمتر رسید بعنوان بذرهای جوانهزده شمارش شدند (19).
با توجه به آخرین روز شمارش، درصد جوانهزنی برای هر تیمار محاسبه شد. طول ریشهچه، ساقهچه اندازهگیری و وزن تر گیاهچه توزین شد. شاخص بنیه طبق رابطه زیر محاسبه شد (5):
VI=(RL+SL)×GP
که RL طول ریشهچه، SL طول ساقهچه و GP درصد جوانهزنی میباشد.
میانگین زمان جوانهزنی (MGT) از رابطه زیر محاسبه شد:
15MGT=A1 D1 + A2 D2 +…An Dn A1+A2+…An">
که A تعداد بذرهای جوانهزده در زمان D و n کل تعداد روزها تا آخرین روز شمارش میباشد. (14).
تجزیه رگرسیون بر روی داده ها برای متغیر مستقل (مدت زمان پیری زودرس)و متغیرهای وابسته با استفاده از نرم افزار Spss 19 انجام گرفت. قبل از انجام آزمون دادههای غیر نرمال و دادههای درصد با استفاده از تبدیلات Arcsin و angular به دادههای نرمال تبدیل شدند.
نتایج
نتایج تجزیه واریانس رگرسیون خطی برای صفات مورد بررسی در جدول 1 آمده است بر این اساس تمامی متغیرهای وابسته مورد بررسی بجز طول ریشه چه تفاوت معنیداری را در سطح یک درصد و 5 درصد با متغیر مستقل (مدت زمان تیمار پیری زودرس ) نشان دادند.
جدول 1- تجزیه رگرسیون برای درصد جوانهزنی، میانگین زمان جوانهزنی، میانگین طول ساقهچه و ریشهچه (سانتیمتر) شاخص بنیه، وزن تر گیاهچهچه (گرم) در Festuca arundinacea تحت تیمارهای پیری زودرس
میانگین مربعات |
|||||||
وزن ترگیاهچه (گرم) |
شاخص بنیه |
درصد جوانهزنی |
میانگین طول ریشهچه ( سانتیمتر ) |
میانگین طول ساقهچه (سانتیمتر) |
میانگین زمان جوانهزنی |
درجه آزادی |
منابع تغییر |
72/2×4-10** |
307649** |
8/6451** |
2/1ns |
* 7/31 |
**2/1465 |
1 |
رگرسیون |
5-10× 24/2 |
20343 |
5/246 |
2/0 |
5 |
71/21 |
16 |
باقی مانده |
17 |
کل |
||||||
٭, ٭٭ در سطح احتمال 5 و 1 درصد معنیدار و ns عدم معنیداری |
بر این اساس میانگین زمان جوانهزنی نشان داد که رابطه معنیداری خطی(y = -0.2201x + 27.162, R = 0.89) با مدت زمان تیمار پیری زودرس داشت (شکل 1) بطوریکه با افزایش مدت زمان تیمار از میانگین زمان جوانهزنی بذر کاسته شده است. بالاترین میزان میانگین در زمان صفر (بدون تیمار پیری) و کمترین مقدار در مدت زمان 120 ساعت( بیشینه زمان تیمار) مشاهده شد.
مدل خطی برازش شده به داده ها (y = -0.4619x + 77.27, R=0.78) روند تغییرات درصد جوانهزنی در گونه فستوکا را با افزایش مدت زمان تیمار پیری نشان داد (شکل2). بطوریکه بالاترین مقدار جوانه زتی در تیمار شاهد و کمترین مقدار در تیمار 120 ساعت دیده شد.
شکل1- روند تغییرات میانگین زمان جوانهزنی با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس
شکل2- روند تغییرات درصد جوانهزنی با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس
مدل برازش شده خطی، به متغیر وابسته طول ریشهچه(شکل3) و ساقهچه(شکل4) (به ترتیب y = -0.0329x + 7.328, R = 0.43, و y = -0.0063x + 1.4832 R = 0.53 , ) در شکل ارائه شد. بر این اساس مدل برازش داده شده خطی برای طول ساقهچه معنیدار و برای طول ریشهچه تفاوت معنیداری را نشان نداد. بعبارتی روند کاهشی طول ریشهچه با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس معنیدار نبود.
شکل 3- تغییرات طول ریشهچه با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس
شکل 4- تغییرات طول ساقهچه با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس
نتایج نشان داد که شاخص بنیه بذر در کل روند معنیدار کاهشی با افزایش مدت زمان تیمار پیری نشان داد (شکل5) (y = -3.1896x + 573.47, R² = 0.69). بطوریکه کمترین مقدار شاخص بنیه در تیمار 120 ساعت پیری زودرس مشاهده شد.
روند کاهشی معنیدار با افزایش مدت زمان تیمار پیری زودرس در وزن تر گیاهچه نیز مشاهده شد. (شکل 6). بر این اساس مدل خطی برازش شده y = -9E-05x + 0.0184 بود.
شکل5- روند تغییرات شاخص بنیه بذر در مدت زمان پیری زودرس
شکل6- روند تغییرات وزن ترگیاهچه طی مدت زمان پیری زودرس
بحث
پیری زودرس که شامل قرار گرفتن بذرها بمدت چندین روز در دما و رطوبت بالا میباشد بعنوان یک شاخص معرف از میزان بنیه و قابلیت انبارداری بذرها محسوب میشوند. قدرت جوانه زنی و بنیه بذر از مهمترین صفاتی هستند که برای تولیدکنندگان از اهمیت ویژهای برخوردارند (1) بذرهایی که بسرعت تحت شرایط پیری زودرس، زوال را نشان میدهند در حقیقت نشانه ای از عدم جوانهزنی بعد از سپری شدن مدت زمان انبارداری است (26). اثرات زوال پیری زودرس بر روی جوانهزنی در ارتباط با تخریب غشای سلولی، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها میباشد(17). نتایج این بررسی نشان داد که همه صفات مورد مطالعه بجز طول ریشهچه روند کاهشی معنیداری با افزایش مدت زمان پیری زودرس داشتند. این احتمال وجود دارد که اندام ریشه چه نسبت به سایر صفات مقاومت بیشتری به تیمار داشته و یا بعبارتی اثر پذیری کمتری نسبت به سایر صفات اندازه گیری شده داشته باشند. چرا که در حالت کلی روند افزایشی محسوس در تیمار 24 ساعت پیری زودرس نسبت به تیمار شاهد داشته است. بعبارتی این عامل برای بذر بعنوان تنش محسوب شده و به همین علت طول ریشه چه از میزان بدون تنش یا شاهد بیشتر شده است نیکلاس (1998) در تحقیقات خود این نکته را ذکر کرده که تنش سبب افزایش طول ریشه می گردد. (28)،
اثرات منفی انبارداری بر روی بذرها فستوکا را میتوان تا حدود زیادی با این روش تخمین زد. مطالعات نشان داده که پیری زودس سبب کاهش جوانهزنی در گونه های بادام زمینی (Arachis hypogaea ) (32) و بذرها سویا (Glycine max) (31) شده است همچنین بر اساس رگرسیون های خط ی برازش شده درصد جوانهزنی روند کاهشی خطی معنیداری را با افزایش شدت تیمار نشان داد. بعبارتی دیگر میتوان گفت شدت 120 ساعت تیمار حد نهایی تیمار بود چرا که در این شدت هیچگونه جوانهزنی مشاهده نشد. با استفاده از این معادله میتوان میزان زوال بذر را در زمانهای دیگر پیش بینی کرد. بلوچی و همکاران (2) نشان دادند با افزایش دما و زمان زوال بذر میزان صفات جوانه زنی و رشد گیاهچه ازجمله طول و وزن خشک ساقه چه و ریشه چه و ضریب آلومتری ارقام کلزا(Brassica napus) کاهش یافت.
با افزایش درجه حرارت و رطوبت سلولهای بذر شروع به تنفس و در نتیجه مصرف انرژی کرده و همین عوامل سبب کاهش ذخیره بذر و زوال تدریجی سلولها می شود. میتوان تا حدودی بر اساس این نتایج میزان کاهش بنیه بذرها را در اثر انبارداری مشخص نمود. در مورد بذرهای فستوکا این نکته را میتوان گفت که تا حدودی نسبت به انبارداری حساس است و در اثر انبارداری کاهش معنیداری در میزان بنیه بذر رخ خواهد داد. بنابراین به لحاظ دمایی و رطوبتی به محیط مناسبی برای انبارداری نیاز دارد. کاهش دمای محیط انبار و همچنین رطوبت نسبی هوا سبب افزایش طول مدت انبارداری بذر اینگونه خواهد شد. همچنین بر اساس شاخص قابلیت انبارداری نسبی بذر مهمترین گیاهان زراعی که توسط جاستیک و باس(24) تهیه شد بذر فستوکا را جز گیاهان تقریبا حساس به انبارداری ذکر کردند و بیان داشتند که این گیاه را بین مدت 3 تا 5 سال میتوان در انبار نگهداری کرد (23).