بخشی از مقاله
چکیده
به منظور بررسی تأثیر گلایسینبتائین بر مراحل جوانهزنی آفتابگردان در شرایط تنش خشکی، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار، در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی بیرجند در سال 1389، با هدف تأثیر تیمار بذور با گلایسینبتائین در 5 سطح - صفر، 2، 4، 8 و 16 میلیمولار - بر تخفیف تنش خشکی - صفر، -0/2، -0/4، -0/8 و -1/6 مگاپاسکال - در مرحله جوانهزنی انجام شد. بذور به مدت 24 ساعت در غلظتهای مذکور گلایسینبتائین خیسانده شده، سپس بذور در پتریدیش قرار داده شدند و برای اعمال تنش خشکی، غلظتهای مناسب از پلیاتیلنگلیکول 6000 برای اعمال هر سطح خشکی، تهیه و به بذور اضافه شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی موجب کاهش معنیداری درصد جوانه-زنی، سرعت جوانهزنی و طول و وزن خشک ریشهچه و ساقهچه در کلیه غلظتهای گلایسینبتائین شد. بذور آفتابگردان واکنش مثبتی به تیمار با گلایسینبتائین نشان دادند، به طوریکه غلظتهای 4 و 8 میلیمولار گلایسینبتائین در گیاه آفتابگردان به طور معنیداری موجب تخفیف شرایط تنش خشکی شد. هرچند افزایش غلظت گلایسینبتائین به 16 میلی-مولار اثر منفی بر جوانهزنی و پارامترهای آن گذاشت.
.1 مقدمه
به طور کلی، کاشت بذر بحرانیترین و حساسترین مرحله در چرخهی زندگی گیاهان است و بذرها در معرض شرایط نامساعد محیطی که ممکن است با استقرار گیاهچه سازگار نباشد، قرار میگیرند - فیگوریدو و کاروالو، . - 2003 تنش آب نه تنها بر جوانهزنی بذر تأثیر میگذارد بلکه متوسط زمان جوانهزنی در گیاهان زراعی را افزایش میدهد - ویلان برد و همکاران، . - 2004 جوانهزنی به وسیله مدت زمان خیس کردن و مقدار رطوبت در محیط رشد تنظیم میشود - گیل و همکاران، . - 2002 مطالعات نشان داده است که درصد جوانهزنی بذور در محلول پلیاتیلن گلایکول 6000 با درصد جوانهزنی در خاک با همان پتانسیل آب یکسان بوده است - ال- شرکاوی و همکاران، . - 1989 اثرات نامطلوب کمبود آب بر جوانهزنی و رشد گیاهچه به خوبی در ارقام مختلف آفتابگردان گزارش شده است - لنزی و همکاران، 1995، محمد و همکاران، . - 2002 کایا و همکاران - 2006 - طی تحقیق خود مشاهده کردند که با افزایش تنش شوری و خشکی درصد جوانهزنی، طول ریشهچه و ساقهچه و شاخص وزن گیاهچه آفتابگردان1 کاهش یافت و مقادیر آن در سطوح خشکی به مراتب از شوری بیشتر بود. در مطالعهای مشاهده شد که تنش اسمزی تا -0/4 مگاپاسکال هیچ اثر معنیداری بر درصد جوانهزنی آفتابگردان ندارد - ایل میداوی و همکاران، . - 2001 در حالیکه در مطالعه دیگری جوانهزنی آفتابگردان در حضور پلی اتیلن گلیکول 6000 و فشار اسمزی پائینتر از -0/5 مگاپاسکال جلوگیری شد - اسموک و همکاران، . - 1993 تنظیم اسمزی یکی از مهمترین مکانیسمهای تحمل به خشکی در گیاهان است - باجی و همکاران، - 2001، که از طریق تولید انواع مختلفی ازمحلولهای آلی سازگار - اسمولیت-ها - صورت میگیرد - سراج وسینکلر، . - 2002 این اسمولیتهای سازگار نظیر پلیاولها، پرولین و گلایسینبتائین نیز در افزایش تحمل اثرات کمبود آب ناشی از تنش شوری، خشکی و سرما مؤثر هستند - رودس و هانسون، . - 1993 گلایسینبتائین نیز به عنوان املاح سازگار مؤثر در تنظیم اسمزی و همچنین در محافظت از غشاءها و ماکرومولکولها تحت تنش خشکی در گیاهان ذخیره کننده طبیعی گلایسینبتائین عمل میکند - سولیان و همکاران، . - 2007 گلایسینبتائین یک آمونیوم چهار گانه است که غیر سمی و بیرنگ بوده و به خوبی در آب حل میشود و به راحتی توسط دیگر بافتها جذب میگردد - موسی و عبدالجلیل، . - 2011 در گیاهان عالی، گلایسینبتائین1 در کلروپلاست از اسید آمینه سرین از طریق اتانول آمین2، کولین3 و بتائین آلدئید4 سنتز میشود. - اشرف و فولاد، . - 2007 استعمال خارجی گلایسینبتائین به گیاهانی که میزان کمی از گلایسینبتائین را تجمع میدهند و یا اصلاً تجمع نمیدهند، ممکن است در کاهش اثرات سوء تنشهای محیطی کمک کند - یانگ و لو، . - 2005 اثر افزاینده گلایسینبتائین در طول گیاهچه، ساقه و ریشه ممکن است در نتیجه افزایش تقسیم سلولی و بزرگ شدن سلول به علت جذب آب باشد که باعث کاهش پتانسیل اسمزی با افزایش قندهای محلول میشود که به عنوان یک ماده برای شروع افزایش رشد نخستین برگها بکار میرود - عرفا و همکاران، . - 2009 و پیش تیمار بذور زراعی با گلایسینبتائین راه حل مناسب برای افزایش مقاومت به تنش خشکی میباشد - ژانگ و لی، . - 2004 اثرات مفید استعمال خارجی گلایسینبتائین یا تیمار بذر بر کاهش تنش خشکی در ذرت، توتون، سویا و گندم گزارش شده است - ماکلا و همکاران، 1996a؛ آگبوما و همکاران، 1997a؛ دیاز-زوریتا و همکاران، . - 2001 همچنین استعمال برگی گلایسینبتائین به میزان قابل توجهی اثرات سوء تنش شوری و کم آبی را بر رشد برنج کاهش میدهد - هاریناسوت و همکاران، 1996؛ رحمان و همکاران، . - 2002 بر طبق اظهارات بورجویس و همکاران - 1980 - نیز استفاده از گلایسینبتائین رشد گندم را بهبود می-بخشد. از سطوح مختلف مورد استفاده گلایسینبتائین برای تیمار بذر قبل از کاشت، 50 میلیمولار بهتر از سطوح دیگر بود و رشد ارقام گندم را تحت تأثیر قرار داد - محمود و همکاران، . - 2009 پیش تیمار بذور پنبه با گلایسین بتائین و نیز استعمال برگی گلایسینبتائین به غلظت 1-5 کیلوگرم در هکتار تحمل خشکسالی را در گیاه پنبه بالا برده و عملکرد بذر را افزایش میدهد - نایدو، . - 1998 با وجود نقش کلیدی گلایسینبتائین در تخفیف اثرات تنش خشکی، اطلاعات کمی در مورد غلظت-های مناسب آن جهت تخفیف اثرات تنش وجود دارد. از این رو این تحقیق با هدف ارزیابی تأثیر تیمار بذور با غلظتهای مختلف گلایسینبتائین بر خصوصیات جوانهزنی آفتابگردان تحت تنش خشکی انجام گرفت.
.2 مواد و روشها
این آزمایش در سال 1389 در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی بیرجند به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. هر واحد آزمایشی شامل یک عدد پتریدیش به قطر دوازده سانتیمتر بود که جهت ضدعفونی نمودن، ابتدا با مواد پاک کننده و سپس با آب معمولی شسته شدند و پس از خشک شدن و قرار دادن کاغذ صافی در کف آنها به مدت 2 ساعت در آون با دمای 150 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. جهت ضدعفونی بذور آفتابگردان - رقم فرخ - از محلول هیپوکلریت سدیم یک درصد به مدت سی ثانیه استفاده شد و بلافاصله بعد از آن با آب مقطر شسته شدند و به تعداد مورد نیاز، در محلولهای تهیه شده گلایسینبتائین - با وزن مولکولی برابر 117 گرم بر مول - که در پنج سطح صفر، 2، 4، 8 و 16 میلیمولار و به ترتیب با حل کردن صفر، 0/0234، 0/0468، 0/0936 و 0/1872 گرم گلایسینبتائین در 100 میلیلیتر آب مقطر تهیه شده بود قرار گرفتند. بعد از گذشت 24 ساعت بذور تیمار شده از محلولهای گلایسینبتائین خارج شده و تعداد 20 بذر در پتریدیشهای حاوی دو لایه کاغذ صافی قرار داده شد و میزان پنج میلیلیتر آب مقطر یا محلولهای خشکی به آن اضافه شد. برای اعمال تنش خشکی، از محلول پلیاتیلن گلایکول 6000، با پتانسیل اسمزی صفر، -0/2، -0/4، -0/8، و -1/6 مگاپاسکال استفاده شد. محلولهای موردنظر، به ترتیب با حل کردن صفر، 16/83، 25/41، 37/65، و 55/04 گرم پلیاتیلن گلایکول لازم در 150 میلیلیتر آب مقطر تهیه شدند. پتریدیشها با پارافیلم بسته شدند و در ژرمیناتور در دمای ثابت 20 درجه سانتیگراد قرار داده شد. بذور جوانهزده به منظور تعیین سرعت جوانهزنی به صورت روزانه شمارش شدند. برای محاسبه درصد نهایی جوانهزنی، از رابطه زیر استفاده شد:
رابطه : - 1 - تعداد کل بذور / تعداد نهائی بذور جوانهزده - = درصد جوانهزنی به منظور اندازه گیری سرعت جوانهزنی بذور از روش ماگویر - هارتمن و همکاران، - 1990 استفاده شد:
رابطه : - 2 - که در آن، سرعت جوانهزنی ماگویر - تعداد بذر در روز - ، تعداد بذر جوانهزده در شمارش i ام، تعداد روز تا شمارش iام میباشد.
به منظور ارزیابی واکنش جوانهزنی بذور به خشکی در سطوح مختلف گلایسینبتائین از یک مدل لجستیک سه پارامتری استفاده شد. مدل مذکور عبارت بود از: G - % - = Gmax/[1 + - x/x50 - b] در این مدل، G درصد جوانهزنی در سطح شوری x، حداکثر درصد جوانهزنی، سطح خشکی لازم جهت %50 بازدارندگی حداکثر جوانهزنی و b نشانگر شیب مدل می باشد. در پایان آزمایش جوانهزنی طول ریشهچه و ساقهچه برای پنج گیاهچه که به صورت تصادفی از هر پتریدیش انتخاب شده بودند به وسیله خطکش میلیمتری اندازهگیری شد. خشک نمودن نمونهها در آون الکتریکی با دمای 75 درجه سانتیگراد و به مدت 24 ساعت صورت گرفت. وزن خشک ریشهچه و ساقهچه با استفاده از ترازوی دیجیتال با دقت 0/0001گرم انجام شد. برای تجزیه دادهها از نرم افزار Genstat و SAS v.9.1 و برای رسم نمودارها و اشکال از نرم افزار Sigma Plot و Excel 2010 و برای رسم جداول از Word 2010 استفاده شد. مقایسات میانگین دادهها براساس آزمون FLSD در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.
.3نتایج و بحث
.1-3 درصد جوانهزنی: نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اثرات اصلی خشکی و گلایسینبتائین در سطح 1 درصد - P<0/01 - و اثر متقابل آنها در سطح 5 درصد بر درصد جوانهزنی آفتابگردان معنیدار شد - P<0/05 - - جدول . - 1 پلیاتیلن گلایکول با وزن مولکولی بزرگ - PEG-6000 - جهت ایجاد تنش خشکی درمقایسه با مولکولهای کوچکتر آن مثل - PEG-4000 - مناسبتر است زیرا درصد جوانهزنی بذر در محلول پلیاتیلن گلایکول 6000 و درخاکی با همان پتانسیل آب تقریباً برابر است - امریچ و هارگری، . - 1990 در اثر تنش خشکی درصد جوانهزنی کاهش یافت و در سطح -1/6 مگاپاسکال هیچگونه جوانهزنی رخ نداد. کایا و همکاران - 2006 - اظهار داشتند که دلیل کاهش بیشتر درصد جوانهزنی حاصل از پلیاتیلن گلایکول نسبت به کلرید سدیم، اثر اسمزی بیشتر حاصل از تجمع یونهای خاص میباشد. در آزمایشی که بر روی اثر بحران آب و خشکی در آفتابگردان انجام شد نشان داده شد که در تیمارهای خشکی درصد ظهور گیاهچههای نرمال کاهش یافت. چون با کاهش جذب آب توسط بذر در این تنش میزان ترشح هورمونها و فعالیت آنزیمها کاهش یافته و در نتیجه اختلال در رشد گیاهچه پدید میآید - اصغری، . - 1371 اثرات مضر تنش آب بر جوانهزنی آفتابگردان زمانی که غلظت پلیاتیلن گلایکول از -0/6 مگاپاسکال پتانسیل آب به -1/2 مگاپاسکال افزایش یافت مشاهده شد - اقبال و اشرف، . - 2006 کاهش درصد جوانهزنی به علت افزایش غلظت پلیاتیلن گلایکول در محیط کشت رشد با توجه به در دسترس بودن کمتر آب
