بخشی از مقاله
چکیده
این پژوهش به منظور بررسی اثر امواج فراصوت بر شکست خواب، درصد و سرعت جوانهزنی بذر علف هرز خارشتر - Alhagi pseudealhagi - در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. آزمایش به صورت طرح کامال تصادفی با چهار تکرار صورت گرفت. تیمارهای مورد بررسی شامل امواج فراصوت در توانهای 80 و 150 وات و مدت زمانهای 4 و 8 دقیقه و شاهد بدون تیمار امواج فراصوت بود. نتایج نشان داد هیچیک از تیمارهای فراصوت بر صفات جوانهزنی شامل حداکثر جوانهزنی تجمعی - Gmax - و زمان رسیدن به 50 درصد جوانهزنی - G50 - تاثیر معنیداری نداشت.
مقدمه
خواب بذر یک ویژگی معمول در بسیاری از جمعیتهای علفهای هرز است که مانع از پیشبینی زمان و میزان سبز شدن علفهای هرز میشود. این مسئله باعث تداوم حضور علفهای هرز در مزرعه شده و به پویایی بانک بذر این گیاهان در خاک کمک مینماید. خواب بذر علف های هرز نوعی مکانیسم حیاتی برای جلوگیری از جوانهزنی در شرایط نامساعد محسوب می شود و از این طریق سبب اطمینان از بقای جوانهها در شرایط غیر قابل پیشبینی محیطی میشود .]7[ اگرچه این پدیده نوعی سازگاری طبیعی است و شانس بقای گونهها را در شرایط محیطی نامساعد افزایش میدهد اما همواره باعث بروز مشکالتی در پژوهشهای بنیادی علفهای هرز و شناخت بیولوژی و فیزیولوژی آنها میشود.
برای غلبه بر خواب بذر روشهای مختلفی از قبیل کاربرد مواد تنظیمکنندهی رشد، استفاده از نمکها، نوسان دما و رطوبت، نور و خراشدهی بذر، سرمادهی بذر و کوددهی استفاده شده است. از سوی دیگر، پیشرفت های جدید در فناوری، تکنیکهای نوین غلبه بر خفتگی بذر از قبیل آب مغناطیسی، ترکیبات نانو و امواج فراصوت را معرفی نموده است
یکی از تیمارهایی که اخیرا مورد توجه قرار گرفته استفاده از امواج فراصوت میباشد. امواج فراصوت، امواج مکانیکی هستند که فرکانس آنها بیش از 20 کیلوهرتز بوده و میتوانند موجب باال رفتن دمای بافتها شوند .]4[ معمولترین اثر گزارش شده این امواج بر بذر، افزایش دما و تاثیرات مکانیکی بر غشای سلولی است بهطوری که پوسته بذر را نفوذپذیر کرده و به دنبال آن جذب آب راحتتر صورت گرفته و در نتیجه جوانهزنی و خروج گیاهچه از پوسته تسهیل میشود .]8[ در واقع امواج فراصوت بر اندازهی منافذ پوسته بذر اثر گذارده و باعث بزرگ شدن آنها و آبنوشی بهتر می شوند .
خارشتر - Alhagi pseudealhagi - گونهای چند ساله از خانواده بقوالت - Fabaceae - است که به طور گسترده در بسیاری از کشورهای آسیا، استرالیا و اروپا انتشار یافته است. خارشتر بیشتر در نواحی خشک و بیابانی رویش دارد و از علفهای هرز مزارع پنبه، نیشکر، چغندر، گندم، جو، سبزی و صیفی و زمینهای بایر به شمار میرود .]1[ بسیاری از گونههای Alhagi مصارف علوفه-ای و دارویی دارند .
خارشتر از طریق بذر و ریزوم تکثیر مییابد و بذرهای آن دارای خواب فیزیکی ناشی از ضخامت پوسته است .]3[ به طوری که کر و همکاران1 نیز بیان داشتند که بذرهای خارشتر به طور کلی نفوذناپذیر و سخت هستند اما آنهایی که در اسید سولفوریک غلیظ خراش داده شدند به راحتی جوانه زدند
تئوری و پیشینه تحقیق
در پژوهشی تاثیر امواج فراصوت بر بذر گیاه جو بررسی شد. در این تحقیق جوانهزنی بذرهای تیمار شده نسبت به شاهد افزایش یافته و دوره جوانهزنی 30-45 درصد کاهش یافت .]16[ بررسی تاثیر امواج فراصوت و تیمار سرمادهی بر جوانهزنی گیاه دارویی مورد - Myrtus communis L. - نشان داد که تیمار فراصوت بیشترین تاثیر را بر درصد و سرعت جوانهزنی داشت و تیمار 30 ثانیه فراصوت بهترین تیمار برای شکست خواب بذرهای مورد بود .]2[ جوانهزنی سه گیاه علف شور - Atriplex lentiformis - ، زیره سبز - Cominum cyminum - و اسفندک - Zygophyllum eurypterum - تحت تاثیر امواج فراصوت به شکل قابل توجهی افزایش یافت و تیمارهای 5 و 7 دقیقه فراصوت دارای بیشترین درصد جوانهزنی بوده و تیمار 9 دقیقه اثر منفی داشت
اثر امواج فراصوت بر بذرهای تازه و بذرهای به صورت مصنوعی زوال یافته گیاه آرابیدوپسیس نشان داد که این امواج هیچ تاثیری بر سرعت جوانهزنی بذرهای تازه نداشتند. مشاهدات میکروسکوپی افزایش درصد منافذ پوسته بذر را بعد از تیمار فراصوت نشان داد .
با توجه به این که بذرهای خارشتر دارای پوسته ضخیم و غیر قابل نفوذ هستند و نظر به تاثیرات مثبت امواج فراصوت بر شکست خواب بذر در چندگونه گیاهی، هدف این آزمایش، بررسی اثر امواج فراصوت بر جوانهزنی بذر خارشتر میباشد. شایان ذکر است با توجه به تنوع وسیع ساختار و ویژگیهای بذور گیاهی، با وجود گزارشهای متعدد از اثر مثبت امواج فراصوت در چند گونه گیاهی، تاثیر این تیمار بر بذر خارشتر ناشناخته و بررسی آن ضروری است.
مواد و روشها
بذرهای مورد استفاده از محوطه دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس واقع در مختصات جغرافیایی 35 درجه و 43 دقیقه عرض شمالی و 51 درجه و 8 دقیقه طول شرقی از نصفالنهار گرینویچ و 1215 متر ارتفاع از سطح دریا جمعآوری شدند. دستگاه تولید کننده امواج فراصوت ساخت شرکت هیلشر آلمان، مدل up400، فرکانس ثابت 24 کیلوهرتز، حداکثر توان خروجی 400 وات و مجهز به ترموکوبل برای اندازهگیری دما در حین انجام آزمایش بود.
آزمایش به صورت طرح کامال تصادفی با چهار تکرار انجام شد. تیمارهای مورد بررسی جمعا پنج تیمار شامل امواج فراصوت در دو توان 80 و 150 وات به مدت 4 و 8 دقیقه و شاهد بدون تیمار امواج فراصوت بود. برای اجرای تیمارها از ظرف دوجداره شیشهای متصل به سیرکوالتور استفاده شد. در هنگام اجرای تیمارها دما از طریق گردش آب در ظرف دوجداره روی 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه داشته شد.
قبل از انجام هر تیمار، بذور در محلول 2/5 درصد هیپوکلریت سدیم به مدت 30 ثانیه ضد عفونی شده و سپس با آب مقطر آبکشی شدند. پس از اعمال فراصوت بذرها در پتری دیشهای 10 سانتیمتری با دو الیه کاغذ صافی و 5 میلیلیتر آب مقطر قرار داده شدند. در هر پتری 40 عدد بذر قرار گرفت. برای جلوگیری از تبخیر آب و خشک شدن بذرها پتریها به صورت تصادفی و به تعداد چهار در پاکتهایی از جنس پلی اتیلن گذاشته شدند و در انکوباتور با سیکل دما و نور 28 درجه سانتیگراد در مدت 16 ساعت و با روشنایی و 22 درجه سانتیگراد در مدت 8 ساعت در تاریکی قرار گرفتند.
شمارش بذور جوانه زده از روز اول پس از کاشت و بصورت روزانه انجام شد. شمارش بذرهای جوانهزده تا زمانی ادامه یافت که سه روز متوالی جوانهزنی مشاهده نشد.
برای داده های مربوط به جوانهزنی تجمعی - در طی زمان - مدل لجستیک سه پارامتری با راهکار زمان- وقوع - رابطه - 1 برازش داده شد .
در این معادله Gt جوانهزنی تجمعی در زمان t، Gmax حداکثر جوانهزنی تجمعی، T زمان - برحسب ساعت - ، G50 تعداد ساعت تا %50 سبز شدن و b شیب خط در ناحیه G50 است. برازش مدل با استفاده از بسته نرم افزاری DRC در محیط R صورت گرفت .]14[ پس از برآورد مقادیر Gmax و G50، تغییرات این پارامترها نسبت به تیمارهای آزمایشی با آزمون t-test مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج و بحث
حداکثر جوانهزنی تجمعی :Gmax نتایج بدست آمده از برازش مدل لگ-لجستیک بر دادههای آزمایش و نتایج حاصل از مقایسه پارامترها در جدول 1 نشان داده شده است. باالترین درصد جوانهزنی تجمعی برای شاهد مشاهده شد. از نظر آماری اختالف معنیداری بین شاهد و سایر تیمارها وجود نداشت با این حال با افزایش مدت زمان اعمال فراصوت از چهار به هشت دقیقه در هر دو توان 80 و 150 میانگین درصد جوانهزنی افزایش یافت، هرچند این افزایش از نظر آماری معنی دار نبود. به عنوان مثال در توان 80 وات، درصد جوانهزنی از 10 درصد در مدت زمان چهار دقیقه به 12 درصد در هشت دقیقه افزایش یافته است و در توان 150 وات این مقدار از هفت به 14 درصد به ترتیب در چهار و هشت دقیقه رسیده است - شکل . - 1
زمان رسیدن به 50 درصد جوانهزنی :G50 مقادیر کمتر برای این پارامتر حاکی از باالتر بودن سرعت جوانهزنی میباشد. کم-ترین مقدار G50 در توان 150 وات و مدت زمان چهار دقیقه بدست آمد. در زمان چهار دقیقه توانهای 150 و 80 وات دارای اختالف معنیدار در سطح 0/01 درصد بودند. همچنین بین توان 80 در زمان چهاردقیقه و و توان 150 در زمان هشت دقیقه در سطح 0/05 اختالف معنیدار بود اما چنانکه در جدول 1 قابل مشاهده است تفاوت در میانگین G50 اندازهگیری شده در تیمارهای مختلف از نظر آماری اختالف معنیداری با تیمار شاهد نداشت.
جدول.1 پارامترهای جوانهزنی بذرهای خارشتر تحت توانهای مختلف امواج فراصوت در دو مدت زمان 4 و 8 دقیقه. پارامترها از برازش مدل لگ- لجستیک سه پارامتره بدست آمده اند.
