بخشی از مقاله
ارزیابی توان تثبیت نیتروژن سویا در همزیستی با سویه های باکتری Bradyrizpbium japonicum با استفاده از روش ترقیق ایزوتوپی واثر آن بر عملکرد دانه و شاخص های فیزیولوژیکی رشد
چکیده مقاله: به منظور بررسی توان تثبیت نیتروژن توسط ارقام سویا در همزیستی با سویه های باکتری Bradyrizpbium japonicum و اثر آن بر شاخص های فیزیولوژیک رشد عملکرد دانه ای آزمایشی به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی در سال های 84 و 85 در گلخانه تحقیقاتی پژوهشکده کشاورزی، پزشکی و صنعتی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای صورت پذیرفت. تیمارهای ازمایشی عبارتند از : دو رقم سویا و سه سویه باکتری برادی ریزوبیوم جاپونیکوم همراه با یک تیمار بدون تلقیح (شاهد). لازم به ذکر است جهت افزایش دقت در تعیین مقدار تثبیت بیولوژیک نیتروژن، از روش ترقیق ایزوتوپ 15N استفاده گردید. همچنین برای بررسی شاخص های فیزیولوژیک رشد در 4 مرحله از رشدگیاه نمونه برداری انجام شد.نتایج نشان داد که اثر سویه ور قم بر تمام صفات معنی دار بود. کاربرد سویه USDA 110 نسبت به سایر سویه ها تثبیت نیتروزن بالاتری داشت که باعث کاهش نیاز گیاه به استفاده از سایر منابع نیتروزن دراین تیمار گردید. افزایش نیتروژن موجود در گیاه در باکتری USDA 110 نسبت به بیقه تیمارها ، تولید کانوپی را افزایش و باعث افزایش شاخص سطح برگ، میزان رشد نسبی، میزان تجمع ماده خالص و کل ماده خشک در دوره رشد و عملکرد گردید. رقم سحر نیز به دلیل بالاتر بودن دوره رشدو همزیستی بهار با سویه های موردازمایش، نیتروژن بالاتری تثبیت و از نظر شاخص های رش وعملکرد دانه نسبت به رقم ویلیامز برتری داشت.
مقدمه:
گیاه سویا که امروزه در دنیا دارای بالاترین سطح زیر کشت و میزان تولید در بین گیاهان روغنی است (۷) جهت تولید مناسب به مقادیر فراوان نیتروژن نیاز دارد و به عقیده محققین در صورتی که سیستم همزیستی این گیاه با باکتری اختصاصی آن (برادی ریزوبیوم جاپونیکوم) به کارایی مطلوب رسانده شود، قادر است علاوه بر رفع نیاز گیاه به نیتروژن با کمترین هزینه و کاهش هزینه های تولید(۸)، از ایجاد آلودگی های نیتراته ناشی از مصرف بی رویه کودهای شیمیایی جلوگیری می کند (۵ و ۱۰). در حال حاضر توجه جهانی به امر کشاورزی پایدار و بکارگیری علوم و فنون جدید برای به حداقل رساندن خسارت به محیط و حداکثر بهره برداری از آن مطرح است. در این حال مصرف باکتری در کشت سویا و سایر لگوم ها به جای کود نیتروژنه (آلوده کننده محیط زیست) که به عنوان منبعی پایدار جهت تامین نیتروژن در سیستم های کشاورزی مطرح باشد (۱۰) نیز بر اهمیت آن می افزاید. پتانسیل تثبیت نیتروژن توسط گیاه به مقدار زیادی تحت تاثیر سویه باکتری قرار دارد و با انتخاب و کاربرد مناسب آن می توان عمده نیاز نیتروژن گیاه را برطرف نمود (۵ و ۹). در خصوص انتخاب ایزوله های ریز و بیوم کارآمد و بررسی اثر اختلاط سویه های مختلف و نیز تولید صنعتی کودهای بیولوژیک، انجام اقداماتی از جمله مطالعه گسترده تر برای بسیار ضروری به نظر می رسد. لازم است در کنار سایر روش های اندازه گیری مقدار تثبیت نیتروژن، از تکنیک های دقیق تر از قبیل کاربرد ایزوتوپ نیتروژن (N") که در بین روش های تخمین تثبیت نیتروژن، دقیق ترین روش محسوب می گردد، استفاده شود. این تحقیق به منظور بررسی اثر سه سویه باکتری برادی ریزوبیوم جاپونیکوم به دو صورت خالص و مخلوط بر توان تثبیت نیتروژن و تولید عملکرد سویا، رقم ویلیامز، انجام گرفت.
مواد و روشها : تیمار های آزمایشی عبارت بودند از: فاکتور اول شامل دو رقم پرمحصول سویا شامل سحر و ویلیامز و فاکتور دوم شامل سه سویه ریزوبیوم جاپونیکوم 1- سویه GOld Coat 2- سویه RS 130 3- سویه 4- USDA110 شاهد انجام بدون تلقیح که به صورت فاکتوریل بر پایه ی طرح بلوک های کامل تصادفی، در ۳ تکرار اصلی و 4 تکرار حذفی انجام شد. عملیات کاشت در بهمن ۱۳۸۶ در گلخانه تحقیقاتی پژوهشکده کشاورزی، پزشکی و صنعتی هسته ای در کرج انجام گرفت. در ابتدا ۴ کیلوگرم از خاک
مورد آزمایش توزین و به جز تیمار شاهد، در بقیه تیمارها ها با سویه های باکتری مورد نظر، به مقدار ۲ میلی لیتر، و ۵ میلی لیتر از کود نشان دار نیترات آمونیوم (با فراوانی ۱۰ اتم درصد) مخلوط گردید و به داخل گلدان ریخته شد.
به منظور بررسی شاخص های فیزیولوژیکی رشد سه تکرار حذفی هر دو هفته یکبار از سه هفته بعد از کاشت تا سه هفته قبل از برداشت، شد و روند تغییرات شاخص های فیزیولوژیکی گیاه شامل تغییرات وزن خشک گیاه (TDM)، تغییرات شاخص سطح برگ (LAI)، تغییرات سرعت رشد محصول (CGR) و تغییرات فتوسنتز خالص (NAR) در طول دوره رشد بررسی شد. در مرحله پر شدن کامل دانه ها (R6)، بوته ها به صورت سبز برداشت شد(). به منظور محاسبه مقدار نیتروژن معمولی و ایزوتوپی به ترتیب از روش کجلد ال و دستگاه امیشن اسپکترومتر، مدل 150-J ASCON، استفاده شد. در پایان مقدار نیتروژن جذب شده از هوا در گیاه یعنی همان (Ndia)، مقدار نیتروژن جذب شده از کود (Ndif|S) و مقدار نیتروژن جذب شده از خاک (NdIS) به روش ترقیق ایزوتوپی محاسبه گردید (۳). در نهایت داده های به دست آمده با استفاده از نرم افزارهای SAS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و جهت مقایسه
میانگین از روش دانکن استفاده شد.
نتایج و بحث:
با توجه به جدول تجزیه واریانس، اثر تیمارهای مختلف سویه و ارقام بر صفات درصد نیتروژن موجود در اندام هوایی، مقدار NdIT، مقدار NdfS مقدار Ndfa و عملکزد دانه در سطح درصد معنی دار گردید.
نتایج موجود نشان می دهد که رقم سحر از نظر صفات عملکرد دانه (۷/4 گرم در گیاه)، مقدار نیتروژن تثبیت شده (NDFA) و مقدار نیتروژن جذب شده توسط گیاه بر رقم ویلیامز برتری داشت (شکل ۱). سایر محققین نیز گزارش کردند که با افزایش طول دوره رشد، زمان گیاه برای انجام فعالیت های متابولیکی بیشتر شده که با افزایش میزان تثبیت نیتروژن و به دنبال آن افزایش موجودی نیتروژن گیاه، عملکزذ افزایش می یابد (۱). از طرف دیگر برتری رقم سحر رامی توان با خصوصیات
مطلوب ژنتیکی مطلوب این رقم در جهت سازگاری بهتر با باکتری همزیست و استفاده بهتر و بیشتر از شرایط محیطی در ارتباط دانست(۲).
بر اساس نتایج به دست آمده، گیاهان تلقیح یافته با سویه USDA110 توانست مقدار بالاتری از نیتروژن مورد نیاز خود را از طریق تثبیت به دست آورد (Ndfa ) .در این تیمار گیاه به دلیل رفع نیاز نیتروژن خود از راه تثبیت، نسبت به سایر تیمارها، مقادیر نیتروژن کمتری را از خاک و کود (NDFF,Ndfs) جذب کرد (شکل ۱). هر چه از مقدار تثبیت نیتروژن کاسته شد، گیاه برای جبران کمبود نیتروژن خود به منابع دیگر (خاک و کود) روی آورد به طوری که گیاه در تیمار شاهد به دلیل عدم ایجاد رابطه همزیستی با باکتری، کل نیاز خود به نیتروژن را از کود و خاک تامین کرد. سایر محققین (۳ و ۴) در آزمایشات خود دستیابی به حداکثر توان سویا در تامین نیتروژن مورد نیاز از راه همزیستی را با مناسب بودن تلقیح رقم با سویه باکتری در ارتباط دانستند. گیاهان تلقیح یافته با
سویه USDA110 همچنین دارای بالاترین عملکرد دانه بودند و پایین ترین عملکرد دانه به تیمار شاهد مربوط بود (شکل ۱). هانگریا و بوهرر (۵) دریافتند که افزایش عملکرد دانه در برخی ارقام سویا با افزایش غده بندی ریشه و افزایش در ارتباط است. در بین سویه ها، تیمارهای تلقیح یافته با سویه USDA110 و در بین ارقام، رقم سحر، به دلیل موجودی نیتروژن بیشتر، سطح برگ (LAI) بالاتری داشتند و توانستند سطح برگ خود را برای مدت بیشتری (LAD) حفظ کنند. افزایش سطح برگ در این تیمارها باعث افزایش و تداوم فتوسنتز و به دنبال آن تولید ماده خشک در گیاه گردید و در اکثر مراحل رشد میزان بالاتری از لحاظ مقدار ماده خشک (TDM) و روند افزایش ماده خشک (CGR) را برای این دو تیمار به همراه داشت. این نتایج با یافته های دیگر محققین مطابقت دارد. (۶).
شکل ۱: اثر تلقیح سویا با سویه های مختلف باکتری Bradyrhiz Obium Japonicum بر میزان جذب نیتروژن از منابع مختلف و بر عملک د دانه
منابع: ۱. ثاقب ن ، ۱۳۸۲، استفاده از نیتروژن-۱۵ برای تعیین تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در لگوم ها. کاربرد ایزوتوپ سنگین نیتروژن-۱۵ در تحقیقات کشاورزی (جزوه آموزشی). مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی
