بررسی اثرپرایمینگ برمولفه های جوانه زنی بذر چهاررقم ذرت علوفه ای درشرایط آزمایشگاه

دوفصلنامه ی علوم به زراعی گیاهی

مقاله 6، دوره 2، شماره 1، شهریور 1391، صفحه 24-28   

چکیده

یکی از راه‏های بهبودجوانه زنی، پرایمینگ بذرمی باشد. به منظور بررسی اثر محلول‏های مختلف پرایمینگ (آب مقطر،KCL  سه درصد،KH2PO4  نیم درصد،PEG6000  پانزده درصد) بر مولفه های جوانه زنی ارقام ذرت (500، 647، 700 و 704) و تعیین بهترین محلول پرایمینگ برای هر رقم آزمایشی به صورت فاکتوریل درقالب طرح کاملا" تصادفی باسه تکرار 60 تیمار (4 رقم*4 بستر پرایم+ 4 شاهد) انجام شد. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد اثر رقم، پرایمینگ و اثر متقابل رقم و پرایمینگ برکلیه صفات مورد آزمایش(سرعت جوانه زنی، درصد جوانه زنی، زمان تا 50 درصد جوانه زنی، وزن خشک ریشه چه و ساقه چه) معنی دار می‏باشد (0.01≤p).

کلیدواژه‌ها

ذرت؛ جوانه زنی؛ پرایمینگ

اصل مقاله

بررسی اثرپرایمینگ برمولفه های جوانه زنی بذر چهاررقم ذرت علوفه ای درشرایط آزمایشگاه

مینا فضلیانی،  قدیر طاهری، احمد جعفرنژاد

1- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد نیشابور 2- عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نیشابور

3- عضو هیئت علمی ایستگاه تحقیقات کشاورزی نیشابور

[e-mail]

چکیده

یکی از راه‏های بهبودجوانه زنی، پرایمینگ بذرمی باشد. به منظور بررسی اثر محلول‏های مختلف پرایمینگ (آب مقطر،KCL  سه درصد،KH2PO4  نیم درصد،PEG6000  پانزده درصد) بر مولفه های جوانه زنی ارقام ذرت (500، 647، 700 و 704) و تعیین بهترین محلول پرایمینگ برای هر رقم آزمایشی به صورت فاکتوریل درقالب طرح کاملا" تصادفی باسه تکرار 60 تیمار (4 رقم*4 بستر پرایم+ 4 شاهد) انجام شد. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد اثر رقم، پرایمینگ و اثر متقابل رقم و پرایمینگ برکلیه صفات مورد آزمایش(سرعت جوانه زنی، درصد جوانه زنی، زمان تا 50 درصد جوانه زنی، وزن خشک ریشه چه و ساقه چه) معنی دار می‏باشد (0.01≤p).

واژه های کلیدی : ذرت ، جوانه زنی ، پرایمینگ

 

مقدمه

جوانه زنی اولین مرحله نموی درگیاه است، و از مراحل مهم و حساس در چرخه زندگی گیاهان و یک فرایندکلیدی در سبزشدن گیاهچه می باشد (9). کشور ما در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده و میزان بارش در سالهای اخیر بسیار کم شده است. زمانی که در ابتدای فصل رشد تنش های محیطی از جمله دمای خاک پایین می باشد غیر یکنواختی و نا منظم بودن جوانه زنی تشدید می شود ( 6). دراین راستا راهکاریی مورد نیاز است تا بتواند جوانه زنی و استقرارگیاهچه های ذرت را تقویت نموده و استفاده هر چه بیشتر از رطوبت خاک، عناصرغذایی و تشعشع خورشیدی رابرای گیاه فراهم نماید به این ترتیب، گیاه قادرخواهد بود قبل از وقوع تنش های زودرس پاییزه دوره نموی خود را به پایان رساند (17). ازجمله مهم ترین تیمارهای افزایش دهنده قدرت جوانه زنی بذور می توان به پرایمینگ بذر اشاره داشت. پرایمینگ به تعدادی از روش های مختلف بهبود دهنده کارکرد بذر اطلاق می شودکه درتمامی آنها آبدهی کنترل شده بذر اعمال می شود (12). هدف کلی پرایمینگ بذر، آبدهی جزئی آنها می باشد به طوری که بذور مرحله اول (جذب فیزیکی آب ) و دوم ( شروع فرایند های بیوشیمیایی و هیدرولیز قندها ) جوانه زنی را پشت سر گذارد ولی از ورود به مرحله سوم جوانه زنی (مصرف قند توسط جنین و رشد ریشه‏چه) باز ماند (7). گزارش های مختلف حاکی ازآن است که پرایمینگ باعث افزایش درصد و سرعت جوانه زنی بذر می گردد (5). محققین (18) گزارش کردند که طول ریشه چه بذری در خیار و فلفل در اثر هیدرو پرایمینگ بطور معنی داری افزایش یافت.

مواد و روش‏ها

به منظور ارزیابی تاثیر پرایمینگ بر مولفه های جوانه زنی ذرت علوفه ای ارقام دیررس (700 و 704) و ارقام متوسط رس (647 و 500)، آزمایشی در اردیبهشت ماه 1388 درآزمایشگاه فیزیولوژی گیاهان زراعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نیشابور اجرا شد. بذور از مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی مشهد تهیه گردید. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا" تصادفی با 3 تکرار انجام گرفت تیمار های پرایمینگ شامل:

(شاهد، خیساندن بذور در آب مقطر (هیدروپرایمینگ)، خیساندن بذور در محلول های KCL سه درصد،KH2PO4  نیم درصد،PEG 6000  پانزده درصد ( اسمو پرایمینگ) می باشد. برای انجام تیمارها، مقداری بذر به صورت تصادفی از هر رقم برداشته، سپس بذور را به مدت 24 ساعت در محلول‎هایی با غلظت های تعیین شده در ژرمیناتور با دمای 25 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سپس بذور از محلول ها خارج شده با آب مقطر شستشو شد و درپایان در مجاور هوا قرار گرفت تا رطوبت سطحی بذور خشک شود. به منظور ارزیابی جوانه زنی از هر کدام از بذر تیمار شده به صورت تصادفی تعداد 50 عدد بذر در پتریدیش بین دو لایه کاغذ صافی  قرار داده و مقداری آب مقطر اضافه شد و برای جوانه زنی به ژرمیناتور 25 درجه سانتیگراد منتقل شد. جهت ارزیابی، جوانه زنی در فواصل زمانی 12 ساعت کنترل گردید، معیار بذور جوانه زده خروج  ریشه چه به اندازه حداقل 2 میلیمتر بود. در طول آزمایش در صورت نیاز به طور یکسان آب مقطر به بذور اضافه شد. در پایان جوانه زنی صفات وزن خشک ساقه چه و ریشه چه  با ترازوی با دقت 001/0 گرم توزین شد. برای محاسبه درصد و سرعت جوانه‏زنی از برنامه Germin[1] استفاده شد. تجزیه واریانس داده ها با استفاده از برنامه MSTAT_C انجام شد و مقایسه میانگین با آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح 1% انجام گردید و جهت رسم نمودار ها از برنامه Excel استفاده گردید.

 

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس داده ها (جدول 1) بیانگر آن است که ارقام مطالعه شده از نظر کلیه صفات ارزیابی شده اختلاف معنی داری را نشان دادند، که نشان دهنده تفاوت ژنتیکی بین ارقام می باشد بنابراین امکان گزینش از بین ارقام را در راستای صفت مورد نظر برای شرایط مختلف فراهم می کند. در بررسی تیمارهای پرایمینگ مشاهده شد این تیمارها برای کلیه صفات مورد بررسی نیز تفاوت معنی داری را نشان دادند. همچنین اثرات متقابل بین ارقام ذرت علوفه ای و تیمار های پرایمینگ نیز برای کلیه صفات اندازه گیری شده معنی دار شده است که نشان دهنده اثر متفاوت تیمارهای مختلف پرایمینگ برروی ارقام ذرت می باشد. به منظور بیشتر مشخص شدن این موضوع اثرات متقابل برای هر کدام از صفات مورد مطالعه به صورت جداگانه و در قالب شکل و جدول آورده شده است.

 

جدول 1. نتایج تجزیه واریانس مربوط به محلول‏های مختلف پرایم برخصوصیات جوانه زنی ارقام مختلف ذرت علوفه‏ای

وزن خشک ریشه‏چه	وزن خشک ساقه‎چه	زمان تا 50 درصد جوانه زنی بذور	سرعت جوانه‎زنی	درصد جوانه زنی	درجه آزادی	منبع تغییرات
0.155**	0.035**	922.401**	0.045**	940.298**	3	رقم
0.173**	0.029**	1295.667**	0.061**	909.976**	4	پرایمینگ
0.008**	0.002**	33.7**	0.001**	102.068**	12	رقم*پرایمینگ
0.002	0.001	12.297	0.001	22.518	38	خطا

** در سطح 1% معنی دار        ns عدم تفاوت معنی دار

مقایسه میانگین‏ها (جدول 4) بیانگر آن است که بیشترین و کمترین درصد جوانه زنی به ترتیب مربوط به رقم 700 در شرایط شاهد و رقم 500 پرایمینگ شده با KCL بوده است. محققین نشست مواد متابولیتی از بذر و گسترش فعالیت میکروارگانیسم ها و قارچ ها را از عوامل کاهش درصد جوانه زنی بذور هویج اعلام نمودند (13). از جمله محدودیت های پرایمینگ می توان به احتمال جذب مواد اسموتیک توسط بذور و ایجاد سمیت (3) و کاهش جذب اکسیژن در پتانسیل های اسمزی پایین مخصوصاً برای PEG (13) اشاره کرد.از عوامل دیگری که باعث کاهش درصد جوانه زنی می شود مدت زمان قرار گرفتن بذور در محلول‏های پرایمینگ می‏باشد (1).

در ارتباط با سرعت جوانه زنی همان طور که مشاهده می شود (جدول 4). پرایمینگ باعث افزایش سرعت جوانه زنی در تمام ارقام ذرت گردیده است. هیدروپرایمینگ رقم 500 و رقم 647 شاهد بیشترین وکمترین سرعت جوانه زنی را به خود اختصاص داده اند. نتایج آزمایش فوق با نتایج دیگر محققان مطابقت داشت که اعلام کردند ارقام جو در تمام زمان های تیمار هیدروپرایمینگ سرعت جوانه زنی را افزایش دادند (1). محققین گزارش کردند که پرایمینگ بذور آفتابگردان به مدت 3 الی 5 روز باعث افزایش سرعت  جوانه زنی و بهبود رشد گیاهچه ها می شود (7).

در ارتباط با زمان تا 50 درصد جوانه زنی مقایسه میانگین ها (جدول 4) نشان داد هیدروپرایمینگ رقم 500 با آب مقطر کمترین زمان و رقم 647 شاهد بیشترین زمان را برای 50 درصد جوانه زنی داشته اند. محققین گزارش کردند بین زمان آغاز جوانه زنی ژنوتیپ ها تفاوت معنی داری وجود نداشت، ولی با کاهش پتانسیل آب، جوانه زنی با تاخیر آغاز شد. با افزایش تنش خشکی، قدرت جذب آب توسط بذور کاهش یافته و مدت زمان مورد نیاز برای جذب آب افزایش می یابد و در نتیجه آغاز فرایند های جوانه زنی به تاخیر افتاده به علاوه در آن اختلال نیز ایجاد می شود(2) .

پرایمینگ اثر بسیار معنی داری بر وزن خشک ساقه چه ارقام مورد بررسی نشان داد (جدول 1). مقایسه میانگین‏ها (جدول 4) اثر متقابل رقم و پرایمینگ بیانگر آن است که رقم 700 با محلول PEG بیشترین و رقم 500 با KCL کمترین وزن خشک ساقه چه را نشان دادند.

در ارتباط با وزن خشک ریشه چه مقایسه میانگین ها (جدول4) بیانگر آن است که هیدروپرایمینگ رقم 700
جدول 4. جدول مقایسه میانگین اثر تیمارهای پرایمینگ برمولفه های جوانه زنی گیاهچه ارقام ذرت علوفه ای

شرح تیمار	درصد جوانه زنی	سرعت جوانه زنی	زمانی که 50% بذور جوانه می‏زند	وزن حشک ساقه چه (میلی گرم )	وزن خشک ریشه چه (میلی گرم )
رقم 500  با شاهد	64.43 bcde	0.2200 jk	45.64 de	0.05367efgh	0.1820 efg
رقم 500  با محلول KCL	29.17 h	0.2567 h	39.89  ef	0.02433h	0.07267 efg
رقم  500با محلول KH2PO4	55.20 ef	0.3800 c	26.55   h	0.07233defgh	0.1963 efg
رقم 500 با محلول PEG	55.57 ef	0.3467 e	28.81   gh	0.07600defgh	0.2523 ef
رقم 500 با محلول آب مقطر	57.77 def	0.4367 a	23.08   h	0.1837abc	0.4103 bc
رقم 647 با شاهد	73.25 abc	0.1500 n	66.69   a	0.02900h	0.1533 fgh
رقم 647 با محلول KCL	50.41 fg	0.2033 l	50.65   bcd	0.03967fgh	0.1347 gh
رقم 647 با محلول KH2PO4	58.93 def	0.2267 ij	44.04   def	0.06900efgh	0.2263 efg
رقم 647 با محلول PEG	56.89 def	0.2167 k	46.60   cde	0.1133cdefg	0.2897 de
رقم 647 با محلول آب مقطر	58.93 def	0.2333 i	43.05   def	0.1287cde	0.3730cd
رقم 700 با شاهد	80.73 a	0.1833 m	54.14   bc	0.1123cdefg	0.2537 ef
رقم 700 با محلول KCL	68.17 bcd	0.2800 f	36.17   fg	0.1047defgh	0.3570cd
رقم 700 با محلول KH2PO4	65.70 bcde	0.2733 fg	36.42   fg	0.2237ab	0.4967 ab
رقم 700 با محلول PEG	75.95 ab	0.2700 g	37.12   fg	0.2323a	0.5410 a
رقم 700 با محلول آب مقطر	67.16 bcde	0.4133 b	24.54  h	0.215ab3	0.5477 a
رقم 704 با شاهد	68.17 bcd	0.1767 m	56.48   b	0.4367fgh	0.2080 efg
رقم 704 با محلول KCL	42.69 g	0.2800 f	36.36   fg	0.03400gh	0.1577 fgh
رقم 704 با محلول KH2PO4	56.57 def	0.3667 d	27.55   h	0.09467defgh	0.3710 cd
رقم 704 با محلول PEG	63.78 cde	0.3433 e	29.04  gh	0.1523bcd	0.4867 ab
رقم 704 با محلول آب مقطر	67.14bcde	0.4167 b	23.94   h	0.1160cdef	0.4963 ab

تیمارهایی که در هر ستون دارای حروف متفاوت می باشند در سطح آماری 1% دارای اختلاف معنی دار می باشند.

بیشترین و رقم 500 با KCL کمترین وزن خشک ریشه چه را داشته اند. افزایش وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه چه های ارقام مطالعه شده در سطح مناسب تیمار هیدروپرایمینگ احتمالا" به علت تحریک فعالیت های متابولیکی در داخل جنین می باشد.برای مثال در هنگام جذب آب همانند سازی DNA  (14)، تحریک فعالیت RNA و درنتیجه پروتئین سازی (9)، ترمیم غشای سلولی و افزایش غلظت هورمونهای محرک جوانه زنی از جمله اتیلن (7) صورت گرفتند که مجموعه این عوامل مقدمات جوانه زنی را فراهم می آورند و زمانی که این بذور تیمار شده تحت شرایط جوانه زنی قرار می گیرند در مقایسه با شاهد پیشی می گیرند. محققین گزارش کردند تاثیر پتانسیل آب، ژنوتیپ گندم و اثرات متقابل آنها بر طول ریشه چه در سطح آماری 1% معنی دار بود (2). محققین همچنین اعلام کردند هیدروپرایمینگ ارقام جو باعث افزایش وزن خشک ریشه چه و ساقه چه نسبت به شاهد شده است(1).

 

نتیجه گیری کلی

بطور کلی اعمال تیمار های مختلف پرایمینگ در ذرت یک سری شرایط متابولیکی مناسبی را در بذر بوجود آورده که مجموعه این شرایط علاوه بر تسریع جوانه زنی ، توسعه بهتر اندام های هوایی و زیر زمینی را هم موجب می شوند که نتیجه آن استقرار بهتر و زودتر گیاهچه ها می باشد . بنابراین این تیمار زمان جوانه زنی  تا استقرار کامل گیاهچه را کاهش می دهد که از این خصوصیت می توان در شرایط نامناسب رشدی استفاده کرد که پیامد آن تحمل شرایط نامطلوب رطوبتی و دمایی در اوایل فصل رشد و رقابت بهتر با علف های هرز می باشد .مورد دوم اینکه با توجه به وجود تفاوتهای ژنتیکی در بین ارقام که منجر به واکنش‏های متفاوتی به تیمار پرایمینگ می شود، باید محلول مناسب برای هر کدام از ارقام به صورت جداگانه تعیین شود.

---

[1] - این برنامه توسط دکترافشین سلطانی عضوهیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی گرگان تهیه شده است.

مراجع

1. جودی،م.، و ف. شریف زاده، 1385، بررسی اثر هیدروپرایمینگ در ارقام مختلف جو. مجله بیابان.ج. 11، ش. 1، ص. 109-99.
2. جعفرنژاد، ا.، ق.طاهری و ع.راه چمنی. 1388. بررسی تحمل به خشکی چهار ژنوتیپ گندم در مرحله جوانه زنی.مجله تنش های محیطی در علوم کشاورزی. ج. 2، ش. 1، ص. 12-1.
   1. Artola,A.,G.Carrillo-Castaneda and G.D.L. Santos. 2003. Hydropriming: a strategy to increase Lotus corniculatus L. seed vigor.Seed Science and Technology. 31:455-463.
   2. Ashraf, M., and M.R Foolad,. 2005. Pre-Sowing seed treatment-a shotgun approach to improve germination growth and crop yield under saline and none-saline conditions. Advan. Agron. 88:223-271.
   3. Basra,A.S., Dhillon, R., and Malik, C.P. 1989. Influence of seed pre-treatment with plant growth regulators on metabolic alterations of germinating maize embryos under stressing temperature regimes.Ann. Bot. 64: 37-41.
   4. Bradford K.J. 1995. Water relations in seed germination.In “Seed Development and Germination”  (J.Kigel and G. Galili, Eds.), pp. 351-396. Marcel Dekker Inc.,New York.
   5. Chojnowski, F.C and D. Come. 1997. Physiological and biochemical changes induced in sunflower seeds by osmopriming and subsequent drying, storage and again. Seed Science Research. 7:323-331.