Document Type : Research Paper
Authors
Abstract
In order to study on effect of osmopriming on seed germination of Pinus eldarica Medw under drought stress, a factorial experiment in randomized completely design carried out at the laboratory of Tarbiat Modares University with three replications and four levels of priming (control and osmopriming with duration 24, 48 and 72 hours) and eight levels of drought stress (0, -2, -4, -6, -8, -10, -12 and -14 bar) by Polyethylene glycol 6000. For this purpose, the seeds were kept for 35 days in germinator at 20 ± 0.5 °C. The results indicated that priming and drought stress and their interaction had significant effect on germination percent, germination speed, germination energy and vigor index. The highest and lowest mean of germination parameters was observed in osmopriming with duration 72 hour under 0 bar and control under -6 bar respectively, except mean germination time. In interaction of priming and drought stress, germination traits in control seeds inhibited in drought levels more than -6 bar but germination in primed seeds continued until drought -14 bar.
Keywords
تأثیر اسموپرایمینگ بر جوانهزنی و شاخصهای فیزیولوژیکی بذر کاج تهران (Medw. Pinus eldarica) در شرایط تنش خشکی
زینب جوانمرد، مسعود طبری کوچکسرایی* و فاطمه احمدلو
نور، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگلداری
تاریخ دریافت: 15/2/91 تاریخ پذیرش: 18/2/92
چکیده
بهمنظور بررسی اثر اسموپرایمینگ بر جوانهزنی بذر Pinus eldarica در تنش خشکی، آزمایشی بصورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار و 4 سطح پرایمینگ (0، 24، 48 و 72 ساعت) و 8 سطح تنش خشکی (0، 2-، 4-، 6-، 8-، 10-، 12- و 14- بار) با استفاده از پلیاتیلنگلایکول 6000 در آزمایشگاه مطالعات بذر دانشگاه تربیت مدرس انجام شد. پس از پرایمینگ، بذرها بمدت 35 روز در ژرمیناتور در دمای C◦ 5 ± 20 نگهداری شدند. نتایج نشان داد که تیمار پرایمینگ و تنش خشکی و اثر متقابل آنها روی درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، قدرت جوانهزنی و شاخص بنیه بذر اثر معنیدار داشتند. بهطوریکه تیمار اسموپرایمینگ با مدت زمان 72 ساعت در سطح تنش خشکی صفر بار و پرایم نشده در سطح تنش خشکی 6- بار بهترتیب بیشترین و کمترین میانگین همه شاخصهای جوانهزنی (بجز میانگین زمان جوانهزنی) را دارا بودند. در اثر متقابل پرایمینگ و تنش خشکی تمامی صفات جوانهزنی در بذرهای پرایم نشده در سطوح تنش خشکی بیشتر از 6- بار متوقف شد ولی جوانهزنی بذرهای پرایم شده حتی تا تنش 14- بار نیز مشاهده شد.
واژههای کلیدی: پلیاتیلنگلایکول 6000، تنش اسمزی، شاخص بنیه بذر، قدرت جوانهزنی
* نویسنده مسئول، تلفن: 09112246250 ، پستالکترونیکی: mtabari@modares.ac.ir
مقدمه
خشکی یکی از فاکتورهای محدود کننده رشد گیاهان می باشد که میتواند موجب کاهش یا تأخیر در جوانهزنی، سرعت رشد اندامها و کاهش تولید ماده خشک گردد (27). از طرفی جوانهزنی بذر بهعنوان اساسیترین مرحله تعیینکننده رشد گیاه میباشد و فرایند پیچیده و چند مرحلهای است که توسط تعداد زیادی ژن وابسته به محیط کنترل میشود (30). بذرهای بالغ خشک، اندامهای در حال رکودی هستند که فعالیت متابولیکی آنها تقریباً در حال سکون میباشد و برای جوانهزنی و انجام فعالیتهای متابولیکی آنزیمهای هیدرولیزکننده موجود در جنین، نیازمند جذب آب، دمای مناسب و اکسیژن کافی میباشند (24). بهطوری که رفتار فیزیکی جذب آب منجر به فعال شدن فرایندهای متابولیکی بذر شده و به دنبال آبگیری، جوانهزنی بوقوع میپیوندد (37). بعبارت دیگر، تقریباً کلیه واکنشهای متابولیکی و هورمونی سلول تحت تأثیر کمبود آب قرار گرفته و تولید و فعالیت آنزیمها و در نتیجه سنتز پروتئین کاهش و حتی در تنشهای شدید از بین میرود و در نهایت بر رشد سلول تأثیر میگذارد (4).
در شرایط آزمایشگاه میتوان تنش خشکی را با استفاده از محلولهای مصنوعی ازجمله پلیاتیلنگلایکول 6000 (PEG) به دلیل اطمینان از یکنواخت بودن توان پتانسیل آب در اطراف بذرهای مختلف و نیز امکان سطح تماس یکسان بین بذر و محیط ایجاد کرد (25). همچنین عوامل ایجادکننده تنش در محیط کشت میتواند واکنش القاء کننده تحمل در بافتهای گیاه را نمایان سازد، بهطوری که میزان جذب آب توسط اثرات منفی محلول رطوبتی پتانسیل اسمزی (PEG) کنترل میشود (39). مطالعات بسیاری در خصوص اثرات تنش اسمزی با پلیاتیلنگلایکول در مورد درختان سوزنیبرگ در نقاط مختلف دنیا انجام شده است، ازجمله Muscolo و همکاران کاهش معنیداری در صفات فیزیولوژیکی بذر کاج بادامی (L. Pinus pinea) با اعمال 4 سطح رطوبتی 3-، 8/5-، 8-، 5/10- بار مشاهده کردند (37). Ahmadloo و همکاران با در نظر گرفتن 5 سطح رطوبتی (0، 2-، 4-، 6- و 8- بار) به این نتیجه رسیدند که در پتانسیل اسمزی 8- بار، درصد جوانهزنی بذرهای سرو نقرهای (Cupressus arizonica var arizonica Greene.) و زربین (sempervirens var. horizantalis (Mill.) Gord C.) نسبت به شاهد بهترتیب 62% و 72% کاهش یافت و همچنین کمترین سرعت جوانهزنی در هر دو گونه در پتانسیل اسمزی 8- بار مشاهده شد (9).
یکی از تکنیکهای ساده و ارزان برای افزایش درصد و سرعت جوانهزنی، خروج یکنواختتر و سریعتر گیاهچه، کاهش ناهمگنی فیزیولوژیکی در استقرار گیاهچه، حذف یا ضعیف کردن موانع برای رشد جنین، مقاومت به تنشهای زنده مانند حمله آفات و مقابله با تنشهای محیطی ازجمله تنش خشکی، تنش شوری و درجه حرارتهای پایین، حذف کمون بذر و اصلاح سلولهای زوال یافته با استفاده از پرایمینگ بذر است (13،8). پرایمینگ در حقیقت روشی است که قبل از جوانهزنی بذر اعمال میشود و در آن سطح جذب آب در بذر کنترل شده و تا سطحی ادامه مییابد که فعالیتهای اولیه جوانهزنی مثل فعال شدن هورمونها، آنزیمها و شکستن بافتهای ذخیره شده در بذر شروع شده اما از خروج ریشهچه جلوگیری میشود (34). از رایجترین تکنیکهای پرایمینگ، میتوان به اسموپرایمینگ اشاره نمود که از طریق فعالیتهای احتمالی همانند فعال سازی و سنتز بعضی از آنزیمها و هورمونها، سنتز DNA و RNA، تولید ATP، بهبود غشای سیتوپلاسمی و هیدرولیز قندها و انتقال مواد ذخیرهای در بذر و آغاز مجدد چرخه سلولی (14) عملکرد جوانهزنی را افزایش میدهد. در این خصوص مطالعات مختلفی توسط محققان انجام شده است. ازجملهAdams در بررسی تأثیر اسموپرایمینگ بر جوانهزنی بذر گونههای verrucosa A.Cunn. Ex Endl. Callitris وMiq. C. preissii با سطح اسمزی 5/1- بار و بمدت 50 روز نتیجه گرفت که میانگین زمان جوانهزنی هر دو گونه نسبت به شاهد کاهش یافت (6). Brancalion و همکاران در آزمایش تأثیر بکارگیری تیمار اسموپرایمینگ (پتانسیل اسمزی 8- بار با مدت زمانهای 11، 24، 48، 72 و 96 ساعت) بر جوانهزنی بذر گونه Kuntze DC. Mimosa bimucronata نتیجه گرفتند که در همه بذرهای پرایم شده، درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی و طول گیاهچه بیشتر از بذرهای پرایم نشده بود (19). Brancalion و همکاران با بررسی اثر اسموپرایمینگ با غلظت 8- بار و با زمانهای 56 و 88 ساعت بر ویژگیهای جوانهزنی بذر گونه
ulmifolia Lam. Guazuma نتیجه گرفتند که همه بذرهای پرایم شده درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی و طول گیاهچه بیشتری نسبت به بذرهای تیمار شاهد نشان دادند (20).
امروزه عملیات جنگلکاری بهویژه با سوزنیبرگان در مناطق مختلف کشور بسیار توسعه یافته است. ازجمله گونههای سوزنیبرگ میتوان به کاج تهران (Medw Pinus eldarica) اشاره داشت که بطور گستردهای در جنگلکاریها و فضای سبز شهری در مناطق خشک و نیمهخشک تا نیمه مرطوب کشور و احیای زمینهای مخروبه استفاده میشود. کسب آگاهی در خصوص رفتار جوانهزنی بذر گونه مورد مطالعه به تنش خشکی و میزان اثربخشی تکنیک پرایمینگ تحت شرایط تنش خشکی برای استقرار موفقیتآمیز آن برای مناطق مختلف جنگلکاری امری ضروریست. در بسیاری از نهالستانهای منطقه خشک و نیمهخشک کشور، نهال تولیدی گونه کاج تهران در مواجه با شرایط خشکی درصد استقرار کمی پیدا میکند. بنابراین پژوهش حاضر بهمنظور بررسی تأثیر تیمار اسموپرایمینگ بر برخی صفات فیزیولوژیکی بذر کاج تهران تحت تنش خشکی در شرایط آزمایشگاه انجام شده است.
مواد و روشها
پژوهش حاضر در آزمایشگاه مطالعات بذر دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس انجام شد. بذرهای مورد استفاده در این پژوهش از مرکز بذر جنگلی خزر آمل با مشخصات مبدأ خراسان، قوه نامیه 93%، خلوص 7/99%، رطوبت 9%، تعداد 17000 در کیلوگرم و وزن هزار دانه 93/67 گرم و یکنواختی در اندازه و وزن تهیه شدند.
آزمایش اسموپرایمینگ: برای انجام تیمار اسموپرایمینگ، ابتدا 600 عدد بذر کاج تهران برای هر یک از مدت زمانهای 24، 48 و 72 توزین و در داخل کیسههای توری جداگانه (بطور کلی 3 کیسه) قرار داده شد. در ضمن 600 عدد بذر در یک کیسه (بهعنوان شاهد) نیز در دمای 20 درجه سانتیگراد تا قبل از انجام آزمایش جوانهزنی ذخیره شد. سپس برای انجام مطالعه اسموپرایمینگ کیسههای حاوی بذر بمدت زمانهای 24، 48 و 72 ساعت در محلول پرایمر اسمزی 2- بار در دمای 20 درجه سانتیگراد شناور و در شرایط تاریکی در انکوباتور قرار داده شدند (15). برای ایجاد این سطوح پتانسیل اسمزی از پلیاتیلنگلایکول 6000 از رابطه 1 استفاده گردید (35):
[1]
Ψ s= پتانسیل اسمزی پلیاتیلنگلایکول 6000 بر حسب بار، C= مقدار گرم از پلیاتیلنگلایکول 6000 در یک کیلوگرم آب و T= دمای محلول برحسب درجه سانتیگراد (20 درجه سانتیگراد) میباشد. همچنین برای اندازهگیری دقیق پتانسیل اسمزی محلول از دستگاه اسمومتر (Wescor-5520 USA) نیز استفاده شد. محلولهای تهیه شده با پلیاتیلنگلایکول بهمنظور حل شدن در آب بمدت 16 ساعت درون دستگاه لرزاننده قرار داده شدند.
فرایند پرایمینگ از لحاظ زمانی بگونهای انجام شد که در پایان آن همه تیمارها بطور همزمان از محلول پرایمر اسمزی خارج شدند. تمامی بذرهای پرایم شده بعد از خروج از محلول بمدت 2 دقیقه با آب مقطر برای رفع مواد باقیمانده روی بذرها شستشو شدند. فرایند خشکاندن بذرهای پرایم شده در دمای اتاق با توزین روزانه آنها تا رسیدن میزان رطوبت به مقدار قبل از پرایم شدن انجام شد و با رسیدن رطوبت بذرهای پرایم شده به رطوبت اولیه قبل از پرایم شدن، فرایند اسموپرایمینگ پایان یافت (19).
آزمایش تنش خشکی: آزمایش تحت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار و 4 سطح اسموپرایمینگ (شاهد، 24 ساعت، 48 ساعت و 72 ساعت) و 8 سطح تنش خشکی (0، 2-، 4-، 6-، 8-، 10-، 12- و 14- بار) مطابق جدول 1 انجام شد. در ابتدای آزمایش جوانهزنی مجموعه پتریدیشها (96 عدد) و بستر بذر (کاغذ واتمن) در اتوکلاو در دمای 121 درجه سانتیگراد و بمدت 20 دقیقه استریل شد. بذرها با تعداد 2400 عدد (بذرهای شاهد و بذرهای پرایم شده با مدت زمانهای 24، 48 و 72 ساعت) با قارچکش کربوکسین تیرام (2 در هزار) ضدعفونی و بعد با آب مقطر شسته شدند. برای هر کدام از سطوح تنش خشکی (8 سطح) 3 تکرار 25 تایی از بذرهای پرایم شده و شاهد در داخل پتریدیشهایی با قطر 9 سانتیمتر و دو لایه کاغذ صافی واتمن قرار داده شد؛ سپس محلولهای تهیه شده خشکی با سطوح 0، 2-، 4-، 6-، 8-، 10-، 12- و 14- بار (برای هر پتریدیش 6 میلیلیتر) هر 48 ساعت یکبار به پتریدیشها اضافه شدند (18). پتریدیشهای حاوی بذر بمدت 35 روز در ژرمیناتور با تنظیم 16 ساعت روشنایی (شدت نور 1000 لوکس)، رطوبت نسبی 65% و دمای C◦ 5 ± 20 نگهداری گردیدند (28). در طی دوره آزمایش بهمنظور ممانعت از تجمع محلول در محیط بذر و ثابت ماندن پتانسیل رطوبتی، کاغذهای صافی هر 5 روز یکبار تعویض شد (18).
شمارش بذرهای جوانهزده با مشاهده اولین بذر جوانهزده آغاز شد و بصورت روزانه تا سبز شدن تمامی بذرهای واجد قوهنامیه و اطمینان از تمام شدن جوانهزنی بذرها ادامه یافت.
جدول 1- روش تعیین پتانسیلهای تنش خشکی |
|
سطح تنش |
طرز تهیه محلول |
0 بار |
100 گرم آب مقطر |
2- بار |
29/11 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
4- بار |
02/17 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
6- بار |
47/21 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
8- بار |
23/25 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
10- بار |
55/28 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
12- بار |
56/31 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
14- بار |
32/34 گرم پلیاتیلنگلایکول + 100 گرم آب |
جدول 2- فرمول محاسباتی شاخصهای جوانهزنی |
|||
شماره معادله |
صفات مورد مطالعه |
نحوه محاسبه صفات |
منابع |
[2] |
جوانهزنی (درصد) |
GR= n/(N×100) |
(38) |
[3] |
سرعت جوانهزنی (بذر در روز) |
GS= ∑(ni/ti) |
((29) |
[4] |
میانگین زمان جوانهزنی (روز) |
MGT= å (ni .ti) / ån |
(29) |
[5] |
قدرت جوانهزنی (درصد) |
GE= Mcgr/(N ×100) |
(38) |
[6] |
شاخص بنیه بذر |
SVI= GR × Mean (Sl+Rl)/100 |
(28) |
n= تعداد کل بذرهای جوانه زده در طی دوره ni = تعداد بذرهای جوانه زده در یک فاصله زمانی مشخص ti (در این تحقیق هر 3 روز) N = تعداد بذرهای کاشته شده (در این تحقیق 25 بذر) Mcgr = حداکثر درصد تجمعی بذرهای جوانهزده ti = تعداد روزهای پس از شروع جوانهزنی Sl= طول ساقهچه و Rl= طول ریشه چه |
جدول3- نتایج تجزیه واریانس شاخصهای جوانهزنی با تیمارهای پرایمینگ و تنش خشکی و اثر متقابل آنها |
|||||||
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
|
جوانهزنی (درصد) |
سرعت جوانهزنی (بذر در روز) |
میانگین زمان جوانهزنی (روز) |
قدرت جوانهزنی (درصد) |
شاخص بنیه بذر |
پرایمینگ |
3 |
F |
561/42 |
306/92 |
163/64 |
856/60 |
732/183 |
P |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
||
تنش خشکی |
7 |
F |
9/52 |
219/31 |
131/6 |
551/48 |
419/187 |
P |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
*000/0 |
||
پرایمینگ*تنش خشکی |
21 |
F |
923/1 |
012/3 |
456/0 |
592/1 |
636/4 |
P |
*024/0 |
*000/0 |
*962/0 |
*008/0 |
*000/0 |
||
*معرف معنیدار بودن اختلاف بین میانگینهاست. |
معیار جوانهزنی بذر، خروج ریشهچه به طول حداقل 2 میلیمتر بود (41). برای اندازهگیری طول ریشهچه و ساقهچه از هر پتریدیش بطور تصادفی 7 نمونه برداشت شد و بعد قسمت هوایی و ریشهچه از هم جدا شدند و با خطکش بر حسب میلیمتر محاسبه شد. آنگاه با استناد بر معادلات ارائه شده توسط محققان (جدول 2) اندازههای صفات جوانهزنی انجام شد.
تحلیل آماری دادهها با استفاده از نرمافزار (Ver. 17) SPSS انجام شد. ابتدا شرط نرمال بودن دادهها با آزمون کولموگروف-اسمیرنوف و همگنی واریانس دادهها به وسیله آزمون لون آزمایش شد. سپس برای تعیین اختلاف آماری دادهها از آزمون تجزیه واریانس دو طرفه و برای مقایسه میانگینها در صورت همگنی واریانسها، از آزمون چند دامنهای دانکن و در صورت عدم همگنی واریانسها از آزمون دانت تی 3 استفاده شد. برای تعیین رابطه بین تیمارهای پرایمینگ و تنش خشکی با درصد جوانهزنی نیز از رگرسیون چندگانه استفاده شد.
نتایج
نتایج تجزیه واریانس نشان میدهد که تأثیر تیمارهای پرایمینگ و تنش خشکی روی همه صفات جوانهزنی مورد مطالعه معنیدار است اما اثر متقابل پرایمینگ و تنش خشکی روی همه صفات مورد بررسی بجز میانگین زمان جوانهزنی اثر معنیداری دارد (جدول 3).
همانگونه که در جدول 4 نیز مشخص است تیمار پرایمینگ با مدت زمان 72 ساعت در سطح تنش خشکی صفر بار و تیمار پرایم نشده در سطح تنش خشکی 6- بار بهترتیب بیشترین و کمترین میانگین همه شاخصهای جوانهزنی بجز میانگین زمان جوانهزنی را دارا میباشند و بیشترین میانگین زمان جوانهزنی در تیمار پرایم نشده مشاهده میشود (جدول 4). مقایسه میانگین اثر تنش خشکی بر صفات مورد بررسی نشان داد که بطور کلی در همه تیمارهای پرایمینگ و شاهد تنش خشکی اثر کاهندهای بر درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، قدرت جوانهزنی و شاخص بنیه داشته است؛ در نتیجه با افزایش میزان تنش و غلظت پلیاتیلنگلایکول از میزان صفات جوانهزنی مذکور کاسته شده است، بهنحویکه این صفات جوانهزنی در بذور پرایم نشده در سطوح تنش خشکی بیشتر از 6- بار متوقف شده، اما در بذرهای پرایم شده با وجود کاهش صفات مذکور حتی در تنش 14- بار نیز جوانهزنی متوقف نشده است. بههرحال افزایش تنش خشکی بطور کلی باعث افزایش معنیدار میانگین زمان جوانهزنی در همه تیمارهای پرایمینگ و پرایم نشده گردید.
معادله رگرسیونی تیمارها: مدل ارائه شده در جدول 5، معادله رگرسیونی بین تیمارهای پرایمینگ و سطوح مختلف تنش خشکی با درصد جوانهزنی را نشان میدهد. بهطوریکه ضرایب پارامترها و همچنین ضریب تعیین چندگانه (R2) مدل برای تیمارهای پرایمینگ و تنش خشکی معنیدار بودند (جدول 5).
بحث و نتیجهگیری
پرایمینگ: طبق نتایج تحقیق حاضر، تیمار پرایمینگ بر درصد جوانهزنی تأثیر معنیدار داشت که با نتایج تحقیقات Balltista-Calles و همکاران در موردCarica papaya L. و Brancalion و همکاران در مورد Guazuma ulmifolia مطابقت دارد (15 و 20). توسعه و نمو جنین طی پرایمینگ باعث فشردگی آندوسپرم میشود (36). بدنبال این نیروی فشار جنین و فعالیتهای هیدرولیکی دیوارهی سلولی آندوسپرم ممکن است منجر به تخریب بافتهایی شود که انعطافپذیری خود را بعد از خشک شدن از دست دادهاند و همین امر منجر به سهولت خروج ریشهچه پس از آبدهی بذر شود (31). تکنیک اسموپرایمینگ ممکن است از طریق فعالیتهای احتمالی همانند فعال شدن تنفس (16)، همانند سازی DNA، تحریک فعالیت RNA و در نتیجه پروتئین سازی، ترمیم غشای سلولی، افزایش هورمونهای محرک جوانهزنی، فعالسازی آنزیمها، تجزیه بخشی از پروتئینها و کربوهیدراتها، حذف رادیکالهای فعال اکسیژن و آغاز مجدد چرخه سلولی (14) باعث بهبود درصد جوانهزنی شود.
جدول4- میانگین شاخصهای جوانهزنی در تیمارهای اثر متقابل اسموپرایمینگ و تنش خشکی |
||||||
|
تیمار تنش خشکی |
جوانهزنی (درصد) |
سرعت جوانهزنی (بذر در روز) |
میانگین زمان جوانهزنی (روز) |
قدرت جوانهزنی (درصد) |
شاخص بنیه بذر |
شاهد (پرایمینگ صفر ساعت) |
0 (آب مقطر) |
b(7/2)75/69 |
d-j(4/0)09/1 |
b-e(1/1)00/13 |
b-e(7/1)4/31 |
c(8/3)68/54 |
2- |
b-e(7/1)85/54 |
e-k(1/0)84/0 |
b (3/1)26/14 |
h-k(5/1) 28/25 |
h-j(7/1)69/19 |
|
4- |
h-j(4/2)84/24 |
j-l(3/0)47/0 |
a(2/2)4/18 |
k-m(05/0)28/12 |
ij(07/0)34/17 |
|
6- |
jk(6/1)27/10 |
kl(01/0)31/0 |
a(4/2)44/19 |
k-m(07/0)79/11 |
kl(9/0)01/6 |
|
8- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
10- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
12- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
14- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
پرایمینگ 24 ساعت |
0 (آب مقطر) |
a (5/3)60/90 |
c-h(3/0)24/1 |
d-j(7/0)28/10 |
a-c(7/2)23/50 |
b18/64 |
2- |
b-d(4/2)12/64 |
c-g(29/0)3/1 |
b-h(8/0)08/11 |
b-f(26/3) 1/44 |
c(3/3)25/52 |
|
4- |
c-g(6/1)97/46 |
d-k(26/0)93/0 |
b-g(5/0)21/12 |
c-g(29/2)62/39 |
e-g62/32 |
|
6- |
e-i(1/0)22/38 |
g-k(02/0)71/0 |
b-f(3/0)75/12 |
g-k(26/1)64/25 |
de(5/2)98/41 |
|
8- |
e-i(5/2)27/42 |
g-k(09/0)72/0 |
b-d(2/1)51/13 |
f-i(7/2)33/31 |
fg(4/2)98/29 |
|
10- |
e-j (3/1)69/34 |
i-l(00/0)52/0 |
b-g(1/1)81/12 |
j-l(4/1)16 |
g-i(9/0)01/24 |
|
12- |
f-k(8/1)27/30 |
kl(00/0)31/0 |
bc(2/1)63/13 |
k-m(87/0)53/12 |
ij(7/1)34/16 |
|
14- |
j-l(00/0)12/17 |
h-l(00/0)59/0 |
bc(4/0)74/13 |
lm(3/0)33/9 |
j-l(3/1)2/10 |
|
|
0 (آب مقطر) |
a (3/1)65/88 |
b(2/0)2/2 |
jk(1/0)55/8 |
ab(6/0)55 |
a (9/3)86/92 |
|
2- |
b(3/2)75/69 |
c-h(1/0)19/1 |
i-k(2/0)99/8 |
b-d(6/2)87/48 |
b(5/2)31/65 |
|
4- |
b-e(6/2)87/51 |
c-i(1/0)16/1 |
g-k(6/0)48/9 |
e-h(7/1)93/33 |
c(6/2)38/54 |
پرایمینگ 48 ساعت |
6- |
d-h(5/2)37/43 |
d-j(1/0)98/0 |
g-k(4/0)34/9 |
d-h(7/1)44/35 |
cd(7/1)85/46 |
|
8- |
d-h(1/2)38/44 |
d-j(2/0)98/0 |
e-j(3/0)96/9 |
h-k(2/1)16/25 |
ef(8/2)36/36 |
|
10- |
e-i(7/1)12/38 |
g-k(00/0)65/0 |
c-i(9/2)69/10 |
i-l(1/1)20 |
fg(7/1)47/30 |
|
12- |
g-i(3/2)28 |
kl(01/0)31/0 |
g-k(6/0)51/9 |
k-m(9/0)938/11 |
ij(6/0)13/18 |
|
14- |
i-l(4/1)51/19 |
kl(00/0)31/0 |
b-h(3/0)07/11 |
lm(9/0)54/9 |
jk(3/1)89/10 |
پرایمینگ 72 ساعت |
0 (آب مقطر) |
a(1/2)34/91 |
a(8/0)13/4 |
k(5/0)42/7 |
a (5/1)5/62 |
a(7/3)13/96 |
2- |
bc(6/3)52/67 |
b(4/0)16/2 |
h-k(5/0)74/8 |
ab(4/1)11/55 |
b(1/3)03/67 |
|
4- |
b-e(9/2)07/55 |
bc(3/0)75/1 |
g-k(6/0)53/9 |
c-h(1/1)27/37 |
c(9/1)44/53 |
|
6- |
d-h(4/1)37/43 |
cd(3/0)51/1 |
h-k(1/0)12/9 |
e-i(6/0)72/32 |
d-f(8/0)75/3 |
|
8- |
b-e(9/2)9/55 |
cd(3/0)56/1 |
h-k(2/0)96/8 |
c-h(6/1)57/36 |
d-f(2/2)97/3 |
|
10- |
b-e(5/2)84/54 |
c-f(00/0)38/1 |
g-k(15/0)36/9 |
e-h(7/1)33/34 |
f-h(7/2)69/2 |
|
12- |
e-i(9/2)33/39 |
c-e(02/0) 44/1 |
g-k(3/0)4/9 |
g-j(2/1)38/28 |
g-i(7/3)14/25 |
|
14- |
c-g(7/2)97/46 |
c-g(00/0)26/1 |
g-k(1/0)81/9 |
f-i(3/1)57/31 |
i-k(5/1)96/14 |
|
اعداد داخل پرانتز اشتباه معیار هستند. علامت – معرف عدد صفر در ارزشهای مطالعه شده است. حروف مختلف کوچک در ستون مربوط به هر پارامتر و مربوط به 56 تیمار مبین معنیدار بودن میانگین در سطح 05/0 با استفاده از آزمون دانکن میباشد (مقایسه میانگینهای پارامتر میانگین زمان جوانهزنی بعلت ناهمگن بودن دادهها با استفاده از آزمون دانت تی 3 انجام شد). |
جدول 5- پارامترها و ضریب تعیین چندگانه برای تعیین درصد جوانهزنی بذرهای کاج تهران در تیمارهای اسموپرایمینگ و تنش خشکی |
|||
پارامترهای مدل |
مقدار |
خطای استاندارد |
سطح احتمال |
a |
5/10 |
49/1 |
**000/0 |
b |
36/4- |
38/0 |
**000/0 |
c |
14/48 |
91/4 |
**000/0 |
2R |
661/0 |
- |
**000/0 |
مدل |
14/48+2X36 /4-1X5/10 Y= |
|
|
**: معرف معنیدار بودن اختلاف بین میانگینهاست. 1X= تیمار پرایمینگ و 2X= تنش خشکی |
در تحقیق حاضر افزایش طول مدت پرایمینگ باعث افزایش سرعت جوانهزنی و کاهش میانگین زمان جوانهزنی شد. در این راستا Adams و همکاران با بررسی اثر اسموپرایمینگ روی C. vercuosa و C. preissii دریافتند که اسموپرایمینگ باعث افزایش سرعت جوانهزنی و کاهش میانگین زمان جوانهزنی هر دو گونه شد (6). Afzal و همکاران گزارش کردند که افزایش سرعت جوانهزنی بذرهای پرایم شده نسبت به بذرهای شاهد ممکن است به افزایش فعالیت آنزیمهای تجزیهکننده مثل آلفا– آمیلاز، افزایش سطح شارژ انرژی زیستی بصورت افزایش مقدار ATP، افزایش سنتز RNA و DNA، افزایش تعداد و ارتقاء عملکرد میتوکندریها نسبت داده شود (7). علت کاهش میانگین زمان جوانهزنی در طول زمان طولانی اعمال پرایمینگ در گزارش Bose و Mishra به افزایش احتمالی سرعت تقسیم سلولی در بذرهای پرایم شده نسبت داده شد (17). همچنین در اثر سنتز DNA، RNA و پروتئین در طی پرایمینگ (33) بسیاری از مراحل فیزیولوژیکی کامل شده و بذر در آستانه جوانهزنی قرار گرفته است (19،23) و به محض جذب آب و احیا شدن متابولیسم بذر، جوانهزنی شروع میشود و در نتیجه میانگین زمان جوانهزنی کاهش مییابد. همچنین آنزیمهایی مانند آمیلاز، پروتئاز و لیپاز نقش مهمی در شروع رشد و توسعه جنین دارند. افزایش فعالیت این آنزیمها طی پرایمینگ باعث کاهش میانگین زمان جوانهزنی میشود.
طبق نتایج تحقیق حاضر قدرت جوانهزنی و شاخص بنیه بذرهای پرایم شده نسبت به شاهد افزایش یافت. قدرت جوانهزنی بذر بدلیل اینکه جوانهزنی و یکنواخت سبز شدن را در شرایط عرصه برای ما مشخص میکند از اهمیت ویژهای برخوردار است. Ruan و همکاران (40) و Brancalion و همکاران (20) روی Guazuma ulmifolia ضمن دستیابی به نتایج مشابه دریافتند که تکنیک پرایمینگ احتمالا باعث ترمیم غشای آسیب دیده بذر (در نتیجه زوال) و همچنین تغییرات در رشد محور جنینی و نمو در مراحل بعدی و در نتیجه افزایش قدرت جوانهزنی میشود. علت افزایش شاخص بنیه میتواند مربوط به حرکت ذخایر غذایی، فعالیت و سنتز مجدد بعضی آنزیمها، شروع سنتز مجدد RNA و DNA و رشد سریع جنین بدنبال برطرف شدن موانع جوانهزنی در پرایمینگ اسمزی باشد (14).
تنش خشکی: در تحقیق حاضر اثر کاهندهی تنش خشکی روی درصد جوانهزنی با تحقیقات Gholami و همکاران (25) در بررسی جوانهزنی چهار گونه بادام وحشی (Wild Almond) و An و همکاران (12) رویPeriploca sepium Bunge مطابقت دارد. کاهش درصد جوانهزنی با افزایش تنش خشکی در بذر گونه مورد مطالعه میتواند مربوط به ممانعت از جذب آب توسط بذر در شرایط تنش خشکی باشد. بطور کلی جوانهزنی بذر با جذب آب آغاز و بوسیله حوادث پیاپی بیوشیمیایی در بذر دنبال میشود (3 و 26). در این مراحل فعالسازی متابولیسم، هضم مواد ذخیرهای و انتقال به جنین، تقسیم سلولی و رشد شکل میگیرد (10). این در حالیست که تنش خشکی با تأثیر بر حرکت و انتقال ذخایر و یا با تأثیر مستقیم بر ساختمان آلی و سنتز پروتئین در جنین موجب کاهش جوانهزنی میشود (21،22). علاوه بر این علت کاهش درصد جوانهزنی در گزارش Van Gastel و همکاران (44)، انتشار کند آب در پوستهی بذر اعلام گردید.
طبق نتایج تحقیق حاضر با افزایش تنش خشکی سرعت جوانهزنی و قدرت جوانهزنی کاهش یافت. در این راستا Muscolo و همکاران (37) روی pinea Pinus و Ahmadloo و همکاران (9) رویC.arizonica و
C. sempervirens به نتایج مشابه دست یافتند. علت کاهش سرعت جوانهزنی و قدرت جوانهزنی با افزایش تنش اسمزی میتواند ناشی از عدم تبادل گاز، افزایش متابولسیمهای غیر هوازی و محدودیت اکسیژن در بذر باشد (45). همچنین این میتواند مربوط به کاهش فعالیت آنزیمهای هیدرولیزکنندهی ذخایر کوتیلدون برای فراهم کردن انرژی در مراحل اولیه رشد بذر و در نتیجه ممانعت از انبساط سلول تحت تنش اسمزی باشد (42).
در تحقیق حاضر تنش خشکی باعث افزایش معنیدار میانگین زمان جوانهزنی گردید که با تحقیقات Boydak و همکاران (18) روی Pinus brutia و Maraghani و همکاران (32) روی Ziziphus lotus مطابقت دارد. Almansouri و همکاران (11)، Gholami و همکاران (25) و احمدلو و همکاران (1) نیز ضمن دستیابی به نتایج مشابه دریافتند که افزایش معنیدار میانگین زمان جوانهزنی بدنبال کاهش پتانسیل اسمزی ممکن است به طولانی شدن فاز تأخیر بین مرحله جذب آب و مرحله خروج ریشهچه مربوط باشد. این به این دلیل است که در طی این دوره افزایش محتوای رطوبتی بذر به کندی صورت میگیرد (5). کاهش شاخص بنیه با افزایش تنش خشکی در تحقیق حاضر با مطالعهZhu و همکاران (46) روی
Pinus sylvestris مطابقت دارد. احمدلو و همکاران (1) نیز با بررسی روی گونههای Ten. Pinus brutia و
Mill P. halepensis ضمن دستیابی به نتایج مشابه دریافتند که دلیل این امر میتواند احتمالا کاهش آب در دسترس و اختلال در فعالیت آنزیمها برای انتقال مواد غذایی آندوسپرم و بافتهای ذخیرهای بذر به جنین (43) و کاهش ترشح هورمونها و در نتیجه اختلال در رشد گیاهچه (ریشهچه و ساقهچه) باشد (2).
طبق نتایج تحقیق حاضر مدل رگرسیونی تیمارهای اسموپرایمینگ و تنش خشکی به میزان 66 درصد قادر است که مقادیر واقعی جوانهزنی را پیشبینی کند و باقیمانده آنها با شاخصهای دیگری مرتبط است که با شناسایی و ورود چنین شاخصهایی، این مدل با ضریب تشخیص بالاتری مقادیر جوانهزنی را برآورد میکند.
نتیجهگیری کلی
در تحقیق حاضر پاسخ گونه مورد مطالعه به تیمار بذر مثبت بوده، بهطوریکه کلیه شاخصهای مورد بررسی در بذرهای شاهد (پرایم نشده) تحت تنشهای خشکی بیشتر از 6- بار متوقف شده و در مقابل بذرهای پرایم شده به تنشهای خشکی بالا (8-، 10-، 12- و 14- بار) مقاومت نشان دادند. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که پرایمینگ بهعنوان یک تیمار مناسب باعث افزایش عملکرد جوانهزنی و مقاوم شدن بذر P. eldarica در مقابل تنش خشکی گردید. با توجه به کاربرد وسیع گونه P. eldarica در جنگلکاری مناطق خشک و نیمهخشک و نیاز زیاد به تولید آن، بنابراین برای جوانهزنی مطلوب و تولید نهالهای مقاوم در برابر تنش خشکی، تکنیک پرایمینگ در نهالستانهای تولید نهال جنگلی میتواند مورد استفاده قرار بگیرد.