تأثير تيمارهاي مختلف اسموپرايمينگ بر جوانه زني بذور گوجه فرنگي

(Lycopersicon esculentum L) و کاهو (Lactuca satival L)
تاريخ دريافت: 84/6/10 - تاريخ پذيرش: 85/3/24

چکيده
 

اثرات تيمارهاي آماده سازي اسمزي با استفاده از پلي اتيلن گليکول روز بذور گوجه فرنگي و کاهو در شرايط آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور بذور هر دو گياه در محلول هاي با پتانسيل اسمزي مختلف (0/4-، 0/8، -، 1/2-مگاپاسکال) و براي دوره هاي زماني 24، 48و 72 ساعت قرار داده شد. سپس بذور را با آب مقطر شسشو داده در درون پتري ديش و روي کاغذ صافي و در اتاقک رشد (در دماي 20 درجه سانتي گراد و رطوبت نسبي80 درصد) کشت شدند. نتايج آزمايش نشان داد که تقريبا براي هر دو گياه تيمار آماده سازي بذور در محلول هاي اسمز ي 0/4- مگاپاسکال به مدت 24 ساعت مطلوب ترين حالت جوانه زني را به همراه داشت و بعد از آن آماده سازي بذور در دوره هاي 48 ساعت و پتانسيل اسمزي 0/4- مگاپاسکال قرار داشتند. به طوري که در اين شرايط، مدت زمان لازم براي شروع جوانه زني کمتر و سرعت جوانه زني، درصد بذور جوانه زده، طول ريشه چه و ساقه چه بالاتري در مقايسه با ساير تيمارها مشاهده شد. نتايج آزمايش نشان داد که آماده سازي بذور با محلول هايي که داراي پتانسيل امسزي بالا مي باشند در دوره هاي آماده سازي کوتاه مدت (کمتر از 48 ساعت) مي تواند جوانه زني را بهبود بخشد در حالي که پتانسيل هاي اسمزي پايين (منفي تر) در دوره هاي آماده سازي طولاني مدت نتايجي مشابه شاهد و حتي در موارد ي اثر منفي به دنبال دارند.
کلمات کليدي: آماده سازي اسمزي، بذر، جوانه زني، کاهو، گوجه فرنگي.

مقدمه
 

گوجه فرنگي (.Lycopersicon esculentum L)، جزء مهمترين گياهان باغي مي باشد که مصارف متنوعي در صنايع غذايي دارد، سطح زير کشت اين گياه در سال 2004 در ايران 130 هزار هکتار بوده است و توليد آن معادل 4/2 ميليون تن برآورد شده است در حالي که متوسط توليد آن در هکتار 32/31 تن مي باشد که در بين سبزيحات بيشترين توليد را به خود اختصاص داده است.
کاهو (.Lactuca sativa L)، نيز از سبزيجات مهم و پر مصرف بوده و غني از پتاسيم و کلسيم مي باشد. سطح زير کشت اين گياه برابر اعلام سازمان خوار و بار جهاني در سال 2004، چهار هزار هکتار و توليد آن معادل 90 هزار تن بوده است.
جوانه زني بذر، مرحله پيچيده و پويايي از رشد گياه مي باشد و از طريق اثراتي که روي استقرار گياهچه دارد مي تواند عملکرد را بهبود بخشد. با وجود اين که اصلاح ژنتيکي بذور گياهي توانسته است تا حدودي از طريق بهبود جوانه زني در شرايط نامساعد، عملکرد را تحت تأثير قرار دهند ولي همواره بعد از گذشت دو دهه پس از شناخت روش هاي آماده سازي بذور، اين تکنيک يک روش شايع و رايج براي افزايش سرعت جوانه زني و يکنواختي سبز شدن در شرايط مزرعه و همچنين افزايش مقاومت آنها در برابر شرايط نامساعد محيطي به شمار مي رود. تيمارهاي آماده سازي بذور يکي از ارازنترين راه هاي بهبود استقرار گياهچه محسوب مي گردد. استفاده از اين روش در کشورهاي در حال توسعه مي تواند خطر از دست رفتن محصول را در شرايط نامساعد به حداقل رساند و در مواردي باعث افزايش محصول گردد.
جوانه زني بذور شامل سه مرحله مشخص مي باشد، مرحله اول: فرآيند جذب آب که در اين مرحله فعاليت هاي متابوليکي ناچيز مي باشند. مرحله دوم: در مرحله جذب آب ناچيز ولي فرايندهاي متابوليکي به طور قابل توجهي بالا مي باشند. مرحله سوم: رشد ريشه چه و در نهايت سبز شدن گياه اتفاق مي افتد. در روش هاي آماده سازي اسمزي با استفاده از برخي مواد شيميايي نظير قندها آب به صورت کنترل شده در اختيار بذور قرار مي گيرد در حالي که مراحل اول و دوم جوانه زني انجام شده ولي عملا از ظهور ريشه چه ممانعت به عمل مي آيد.
آماده سازي اسمزي بذور موسير و پياز در محلو لهاي اسمزي (6000) PEG و با پتانسيل اسمزي بين 0/5- تا 4- مگاپاسکال هيچ تأثيري روي اندازه و تعداد سلول هاي جنين نداشت در حاليکه تيمارهای ذکر شده اندازه جنين را در بذور هويج تا 43 درصد و تعداد سلول هاي جنين را تا دو برابر افزايش دادند و اين امر خود موجب بهبود جوانه زني گرديد.
به نظر مي رسد علاوه بر پتانسيل اسمزي محلو ل هاي به کار رفته، طول دوره آماده سازي اسمزي نيز مي تواند در نحوه اثرگذاري تيمارهای آماده سازي روي صفات مربوط به جوانه زني مؤثر باشند به طوري که تارکوئيس و برادفورد، گزارش دادند تيمارهای اسموپرايمينگ در محلول اسمزي 1/5- مگاپاسکال (6000 PEG) و همچنين تيمارهای هيدروپرايمينگ در شرايط زوال کنترل شده بذر (محتواي رطوبت بذر 10 درصد و دماي 40 درجه سانتیگراد) روي بذور کاهو (Lactuca sativa) در کوتاه مدت (کمتر از يک ساعت) تأثيري روي سرعت جوانه زني و طول عمر بذر ندارند، ولي طول ريشه چه را به طور معني داري افزايش دادند در حالي که با افزايش طول دوره آماده سازي سرعت جوانه زني تا 61 درصد افزايش و طول عمر بذور تا 84 درصد کاهش يافت.
مدت زمان مناسب براي آماده سازي اسمزي بر اساس نوع ماده اسمزي، پتانسيل اسمزي محلول، دما و نوع گونه گياهي متفاوت مي باشد. اهميت موضوع از آن جهت است که در صورت طولاني شدن دوره آماده سازي ممکن است خروج ريشه چه صورت گيرد و اين امر مزيت پرايمينگ را از بين مي برد.
اثرات محلول اسمزي (6000PEG) با پتانسيل اسمزي 1/5- مگاپاسکال در مدت زمان هاي 24، 72و 144 ساعت روي بذور کاهو مورد مطالعه قرار گرفت و نتايج حاکي از آن بود که طول دوره هاي کمتر از 72 ساعت مطلوب ترين حالت جوانه زني را ايجاد مي نمايند درحالي که در دوره هاي طولاني تر درصد جواني زني را کاهش دادند.
هدف از اجراي اين آزمايش بررسي اثر تيمارهای مختلف آماده سازي اسمزي در زمان هاي مختلف بر جوانه زني بذور گوجه فرنگي و کاهو و تعيين بهترين ترکيب تيماري بر هر يک از گياهان ذکر شده مي باشد و

مواد و روش ها
 

اين بررسي در سال 85 و در قالب دو آزمايش جداگانه جهت بررسي اثر تيمارهاي آماده سازي اسمزي شامل پتانسيل اسمزي و دوره هاي مختلف آماده سازي بر روي بذور گوجه فرنگي و کاهو انجام شد. ابتدا تست قوه ناميه بر روي بذور اعمال گرديد که نتايج نشان دادند که قوه ناميه بذور کاهو (توده محلي قزوين) 98 درصد و بذور گوجه فرنگي (Peto seed) نودودو درصد بود بذور توسط الکل90 درصد به مدت يک دقيقه ضد عفوني و سپس توسط آب مقطر شستشو شدند تا از هر گونه آلودگي قارچي جلوگيري گردد. هر يک از آزمايش ها به صورت فاکتوريل و در قالب طرح کاملا تصادفي با سه تکرار اجرا گرديدند. فاکتورهاي آزمايشي شامل پتانسيل اسمزي محلو ل پلي اتيلن گليکون 6000 در سه سطح ( 0/4-،0/8-، 1/2- مگاپاسکال) و طول دوره آماده سازي اسمزي نيز شامل سه سطح (24، 48 و 72 ساعت) بوده که ترکيبات تيماري حاصله از آنها شامل 9 سطح (آماده سازي در پتانسيل اسمزي 0/4- مگاپاسکال به مدت 24 ساعت: T1، در پتانسيل اسمزي 0/4- مگاپاسکال به مدت 48 ساعت: T2، د ر پتانسيل اسمزي 0/4 مگاپاسکال به مدت 72 ساعت: T3، در پتانسيل اسمزي0/8- مگاپاسکال به مدت 24 ساعت: T4، در پتانسيل اسمزي 0/8- مگاپاسکال به مدت 48 ساعت: T5، در پتانسيل اسمزي 0/8- مگاپاسکال به مدت 72 ساعت: T6، در پتانسيل اسمزي 1/2- مگاپاسکال به مدت 24 ساعت: T7،در پتانسيل اسمزي 1/2- مگاپاسکال به مدت 48 ساعت: T8 و در پتانسيل اسمزي 1/2- مکاپاسکال به مدت 72 ساعت: T9) بودند. براي محاسبه مقدار PEG لازم براي تهيه محلول هاي اسمزي از فرمول وانت هوف استفاده گرديد. در هر پتري ديش 30 عدد بذر قرار داده و 6 ميلي ليتر از محلو ل هاي اسمزي به آنها اضافه گرديد به طوري که بذور در پتري ديش معلق نبودند. پس از اتمام مدت زمان هاي آماده سازي
بذور از پتري ديش خارج و با آب مقطر شستشو شدند و سپس محتواي رطوبتي آنها از طريق روش خشک کردن آهسته (با استفاده از فن) به حدود 8-7 درصد کاهش داده شد.
در ادامه بذور مربوط به هر سطح اسمزي و طول دوره آماده سازي به صورت جداگانه در پتري ديش هاي جديد و روي کاغذ صافي قرار داده شدند و اين با 6CC آب مقطر به هر پتري ديش اضافه گرديد. جهت جلوگيري از تبادلات رطوبتي پتري ديش ها را در کيسه هاي نايلوني قرار داده و به اتاقک رشد انتقال داده شدند. شرايط اتاقک رشد به صورت 16 ساعت روشنايي و 8 ساعت تاريکي و با دماي 20 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبي 80 درصد تنظيم شده بود. شمارش بذور از آغاز جوانه زني تا 12روز صورت گرفت و معيار جوانه زني يک بذر، رشد کلئوپتيل به ميزان 2 ميلي متر در نظر گرفته شد. پس از پايان دوره جوانه زني، صفاتي همچون طول ريشه چه و ساقه چه، درصد و سرعت جوانه زني و وزن خشک گياهچه در بذور جوانه زده مورد اندازه گيري قرار گرفتند. براي محاسبه سرعت جوانه زني از رابطه استفاده شد که N تعداد بذور جوانه زده در روز D ام و D تعداد روز از آغاز جوانه زني مي باشد. نتايج با استفاده از نرم افزارهای MSTATC و SPSS تجزيه و تحليل گرديد.

نتایج و بحث
 

نتايج آماده سازي اسمزي بذور کاهو
 

نتايج تجزيه واريانس تيمارها بر روي جوانه زني بذور کاهو حاکي از آن بود که اثر طول دوره آماده سازي اسمزي بر درصد جوانه زني معني دار بود (جدول 1) بيشترين درصد جوانه زني در تيمار آماده سازي با پتانسيل اسمزي 0/4- مگاپاسکال و به مدت 24 ساعت مشاهده شد در حالي که قرار دادن بذور به مدت 72 ساعت در معرض محلول هاي اسمزي کمترين درصد جوانه زني را به دنبال داشت. (نمودار1)
اثر پتانسيل اسمزي محلول ها نيز بر درصد جوانه زني معني دار بود (جدول 1) و با افزايش پتانسيل اسمزي محلو ل ها درصد جوانه زني کاهش يافت (نمودار 2).
اثر متقابل طول دوره آماده سازي با پتانسيل اسمزي محلول بر سرعت جوانه زني و طول ريشه چه معني دار بود (جدول 1). مقايسه ميانگين اثرات متقابل بر سرعت جوانه زني نشان داد که بالاترين سرعت در ترکيب تيماري آماده سازي با پتانسيل اسمزي 0/4- مگاپاسکال و به مدت 24 ساعت (T1) مشاهده شد و به طور کلي با افزايش پتانسيل اسمزي محلول ها سرعت جوانه زني کاهش يافت (نمودار 3).
مقايسه ميانگين اثرات متقابل بر طول ريشه چه به روش دانکن و در سطح 5 درصد نشان داد که بيشترين طول ريشه چه به بذور تيمار شده با محلول 0/4MPa و به مدت 24 ساعت اختصاص داشت در حالي که کوچک ترین ريشه چه در بذور تيمار شده در محلول 0/8MPa- به مدت 24 ساعت مشاهده گرديد (نمودار 4).

آزمايش آماده سازي اسمزي بذور گوجه فرنگي
 

نتايج تجزيه و اريانس تيمارهاي آماده سازي بر جوانه زني بذور گوجه فرنگي نشان داد که اثر طول دوره آماده سازي بر سرعت جوانه زني و طول ريشه چه معني دار بود (جدول 2). مقايسه ميانگين طول دروه آماده سازي بر سرعت جوانه زني حاکي از آن بود که بالاترين سرعت جوانه زني به تيمار 0/4MPa- به مدت 24(T1) ساعت اختصاص داشت و کمترين سرعت جوانه زني در بذور شاهد (T0) مشاهده شد (نمودار 5).
بررسي روند تغييرات طول ريشه چه در دوره هاي مختلف آماده سازي نشان داد که با افزايش دوره هاي آماده سازي طول ريشه چه کاهش مي يابد. با وجودي که بين دوره هاي 24 و 48 ساعت از نظر آزمون دانکن و در سطح احتمال 5 درصد تفاوت معني داري وجود نداشت ولي طول ريشه چه در آماده سازي به مدت 72 ساعت شديداً کاهش يافت، که معادله خطي روند تغييرات به صورت y= -0/86x+5/5 بود (نمودار 6).
اثر پتانسيل اسمزي محلول ها تنها بر طول ريشه چه معني دار بود (جدول 2) و کمترين طول ريشه چه در پتانسيل اسمزي1/2MPa- مشاهده شد در حالي که بلندترين ريشه چه در بذور تيمار شده با محلول 0/4MPa- مشاهده شد (نمودار 7). مقايسه ميانگين اثرات متقابل طول دوره آماده سازي با پتانسيل اسمزي محلو ل ها بر طول ساقه چه نشان داد که بلندترين ساقه چه در بذور تيمار شده در محلول 1/2MPa- به مدت 24 ساعت مشاهد شد (نمودار 8).
بهبود سرعت جوان زني در بذور پرايم شده گوجه فرنگي، مي تواند به دليل ايجاد يک فضا در بذور پرايم شده باشد که اين امر جاذب آب توسط بذور را تسهيل مي نمايد که در نهايت بهبود جوانه زني را به دنبال خواهد داشت.
در گياهان مسير گلي اکسالات که در آن ليپيدها به قند تبديل مي شوند نقش مهمي در رسيدن و رشد جنين دارد و افزايش فعاليت آنزيم هاي درگير در اين مسير مي تواند در رشد سريعتر جنين و نيز در مرحله جوانه زني حائز اهميت باشد. احتمالا پرايمينگ روي برخي از آنزيم هاي اين مسير اثر مي گذارد به طوري که در مورد بادام زميني گزارش شده است اسموپرايمينگ باعث افزايش فعاليت آنزيم ACC,ATPase سينتاز و ايزوسيترات لياز (isocitratlyase)، که از آنزيم هاي کليدي مسير ياد شده مي باشند. مي گردد و از طرف ديگر موجب افزايش جذب RNA سينتاز و فسفاتاز در محور جنيني مي گردد.
در رابطه با پايين تر بودن درصد يا سرعت جوان زني در دوره هاي آن آماده سازي طولاني و همچنين پتانسيل اسمزي بالاتر نتايج آزمايشات قبلي نشان داده است در پرايمينگ هاي طولاني مدت (بيشتر از 2 ساعت) کاهش سرعت جوانه زني اتفاق مي افتد که اين احتمالا ناشي از تجزيه پروتئين LEA مي باشد. همچنين احتمالا اتخاذ پتانسيل اسمزي پايين (منفي تر) به بذر اجازه نمي دهد تا آب مورد نياز جهت شروع فعاليت هاي متابوليکي را جذب نمايد و احتمالا در اين شرايط وقوع تنش اسمزي مي تواند از طريق توليد راديکال هاي آزاد اکسيژن نيز مي تواند با آسيب هايی که به غشاء سلولي مي زند مانع از بروز اثرات مثبت پرايمينگ شود، در حاليکه شرايط مناسب اسموپرايمينگ با PEG در چاودار وحشي موجب افزايش فعاليت سوپراکسيد ديسموتاز (SOD) و پراکسيداز شد و با افزايش سرعت تنفس موجب بهبود سرعت جوانه زني گرديد.

در کلزا (Brassica napus) نيز مشاهده شده است آماده سازي اسمزي مي تواند از طريق تأثير روي بيان و نسخه برداري ژن هاي مسئول سنتز آکوپورين ها در مقايسه با شاهد جذب آب، مواد ذخيره اي دانه و رشد سلول هاي جنين را تسريع نمايند.
به طور کلي نتايج دو آزمايش حاکي از آنست که به کارگيري تيمارهاي آماده سازي اسمزي در محلو ل هاي با پتانسيل اسمزي بالا (مثبت تر) در دوره هاي کوتاه آماده ساز ي (کمتر از 48ساعت) در مرحله قبل از کاشت مي تواند جوانه زني بذور را در هر دو گياه در مقايسه با شاهد بهبود بخشد. با توجه به نتايج اين آزمايش و همچنين گزارشات قبلي، اهميت آماده سازي اسمزي بذور جهت بالا بردن سرعت جوانه زني و ساير صفات مرتبط با آن و در نهايت افزايش يکنواختي در سبز شدن و بهبود راندمان برداشت، مورد تاکيد قرار مي گيرد.

پی نوشت ها :
 

*دانشجوي مقطع دکتري فيزيولوژي گياهي دانشگاه تهران
**دانشجوي مقطع کارشناسي ارشد تکنولوژي بذر دانشگاه تهران
***دانشجوي مقطع دکتري فيزيولوژي گياهي دانشگاه تهران
****استاديار دانشگاه تهران

منبع: پژوهش در علوم کشاورزي