بخشی از مقاله
چکیده
طی سالهای گذشته - 1395-1387 - گزارشهای متعددی از زوال و مرگ درختان بلوط در غرب کشور منتشر شده است. تعداد یک میلیون و صد وسی هزار هکتار از رویشگاههای زاگرسی و 250 هزار هکتار از جنگلهای استان ایلام مبتلا به این بیماری هستند. در این پژوهش از نانوذرات سیلیسیوم دیاکسید برای کاهش اثرات مخرب تنش خشکی بر بذر بلوط و افزایش توانمندی جوانه زنی و رشد بلوط استفاده شد. تیمارها شامل 4 سطح نانو ذرات 0 - ، 10، 50 و 100میلیگرم در لیتر - و 4 سطح تنش خشکی 0 - ، -3، -6 و -9 بار - اعمال شده توسط پلیاتیلنگلایکول 6000 بود. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با دو عامل و سه تکرار انجام شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که کاربرد دیاکسید سیلیسیوم بر صفات وزن تر و خشک ریشهچه، تعداد ریشههای جانبی، وزن تر ساقهچه و درصد ظهور نهایی گیاهچه در سطح احتمال %5 تأثیر معنیداری داشت. بیشترین تعداد ریشههای جانبی در کاربرد غلظت 50 میلیگرم در لیتر بود. این تیمار باعث افزایش تعداد ریشههای جانبی و گستردگی سیستم ریشه به میزان 22/33 درصد نسبت به تیمار شاهد شد. کمترین تعداد ریشههای جانبی در تیمار 10 میلیگرم در لیتر بود. بهطورکلی غلظت 50 میلیگرم در لیتر بهترین توصیه برای بهبود مشخصات ریشه و تعدیل اثر تنش خشکی در گیاه بلوط است. این تحقیق اولین پژوهش اثرات نانوذرات بر شاخص های جوانه زنی و رشد بذر بلوط است و یافته های آن می تواند برای برنامه جامع احیاء جنگل های بلوط کاربردی باشد.
مقدمه
ناحیه رویشی زاگرس که به جنگلهای بلوط غرب شهرت دارند، بیش از 40 درصد جنگلهای کشور را تشکیل داده که از جنوب آذربایجان غربی تا استان فارس پراکنش دارند. این ناحیه رویشی از نظر وسعت، پراکنش، تنوع گونهای، محصولات فرعی و فرآوردههای جنگلی نقش داشته و در عین حال یکی از مهمترین منابع بیولوژیکی و ذخایر ژنتیکی ایران به شمار میآیند. در سالیان اخیر خشکیدگیهای مختلف در جنگلهای زاگرس به وقوع پیوسته که در بسیاری مناطق منجر به نابودی درختان جنگلی شده است. براساس آخرین آمار موجود مناطق آلوده شده بیشتر در استانهای فارس، ایلام، لرستان، کرمانشاه، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه و بویراحمد و خوزستان پراکنش یافته است. جنگلهای زاگرس به عنوان پهناورترین عرصه جنگلی ایران، با مساحتی در حدود 5 میلیون هکتار، طی سالیان گذشته مورد تخریب و تعرض فراوانی قرار گرفته است، به طوری که سطح این جنگلها از مساحتی در حدود 10 میلیون هکتار - در حال حاضر - تقلیل یافته است - جهانیازی گوجانی، . - 1378 وسعت این جنگلها در گذشته 10 میلیون هکتار برآورد گردیده بود که به دلیل بهرهبرداری بیرویه به سرعت از وسعت آن کاسته شد. در ایران، بلوط مهمترین و فراوانترین گونه درختی موجود در غرب کشور، به ویژه در منطقه زاگرس است. پدیده خشکیدگی پوشش گیاهی به ویژه درختان در مناطق خشک و نیمه خشک همواره به عنوان یکی از مشکلات اساسی اکوسیستمهای مختلف مطرح میباشد. عوامل متعددی سبب بروز خشکیدگی در گیاهان میشوند که از جمله مهمترین آنها میتوان به عوامل آب و هوایی - کاهش بارندگی، افزایش دما و طول دوره خشکی - اشاره نمود اما منشأ اصلی آنها خشکسالیها و بروز تنشهای خشکی شدید است که باعث شده درختان نتوانند آب مورد نیاز خود را به اندازه کافی به دست آورده و دچار ضعف فیزیولوژیک میشوند . - Bigler et al., 2006 - در بین تنشهای غیرزنده، خشکی مهمترین مشکل گیاهان است که باعث کاهش عملکرد در محصولاتی می شود که به صورت دائم یا دوره ای در معرض آن قرار میگیرند .
- Chandra, obul Reddy et al., 2008 - هنگامی که میزان آب دریافتی گیاه کمتر از میزان آب از دست رفته باشد، تنش خشکی رخ میدهد - کوچکی و علیزاده، . - 1374 زوال بلوط گسترده ترین مشکل بحرانی بلوط است، درختان در واکنش به تنشهای ناشی از خشکسالی طولانی مدت، نشاسته ذخیره شده در ریشه را به شکر تبدیل کرده و با حذف برخی از برگها از متابولیسم حمایت میکنند، با خالی شدن این ذخایر درختان دیگر قادر به حفظ وضعیت معمول نیستند و این یکی از عوامل شروع زوال است. نانوتکنولوژی یکی از پیشرفتهای بسیار بدیع و نوظهوری است که با استفاده از نانوذرات که تغییرات فیزیکی و شیمیایی اساسی در آنها ایجاد شده، جایگاه برجستهای در علوم مختلف از جمله علوم گیاهی و کشاورزی پیدا کرده است - . - Lyons and Scrinis, 2007 با این وجود تاکنون اثرات مثبت یا منفی نانوذرات بر اکوسیستمهای خاکی، آبی و هوایی تأیید نشده است. سیلیسیوم یکی از عناصر غذایی مفید برای گیاهان محسوب میشود که باعث افزایش تولید و کیفیت محصول، کاهش تبخیر و تعرق و افزایش مقاومت گیاه در مقابل تنشهای غیرزیستی میگردد. سیلیسیوم دومین عنصر فراوان در سطح کره زمین و یکی از عناصر مفید در رشد و سلامت گیاهان میباشد. اگرچه سیلیسیوم عنصر ضروری برای گیاهان در نظر گرفته نشده است، اما در برخی از گیاهان یک عنصر ضروری است . - Doshi et al.,2008 - تاثیر سیلیسیوم بر عملکرد گیاه ممکن است به دلیل رسوب آن در پهنای برگ، افزایش استحکام برگها و افزایش غلظت کلروفیل در واحد سطح برگ باشد که از این طریق توانایی گیاه برای استفاده موثرتر از نور را بالا میبرد. تغذیه سیلیسیوم در حد مناسب و بهینه موجب افزایش زیست توده و حجم ریشه ها شده، در نتیجه سطح جذب کننده عناصر از محیط را افزایش میدهد - خوش گفتارمنش، . - 1389 پژوهشگران نشان دادهاند گیاهچههای گونهای از کاج سیاه که با نانو ساختارهای دیاکسید سیلیسیوم با غلظت 500 میکرولیتر در لیتر تیمار شده بودند، بهترین نتایج را ارائه دادند و میانگین ارتفاع، ضخامت قطر طوقه ریشه، میانگین طول ریشه و تعداد ریشههای جانبی در مقایسه با تیمارهای شاهد به ترتیب 42/5، 30/7، 14/0 و 31/6 درصد افزایش داشته است - Lin and, zing.
8002 - .نتایج پژوهشی که اثر نانو سیلیسیوم و سیلیکات پتاسیم را بر پرایمینگ بذرهای گوجهفرنگی بررسی میکرد نشان داد که این مواد قادرند منجر به بهبود جوانهزنی و رشد گوجهفرنگی شوند. بذر بلوط یک بذر نسبتا بزرگ است و نسبت به مابقی بذرهایی که تاکنون با نانوذرات گوناگون تیمار شدهاند پوستهای سخت و مستحکم دارد. تولید نهال یکی از راهکارها برای احیاء جنگل است و به دلیل خشکی منطقه باید از روشهایی استفاده شود که بتوانند گیاه را به خشکی مقاومتر و رشد و توسعه آن را بهبود بخشند. هدف از انجام این آزمایش بررسی اثر نانوذرات سیلیسیوم دیاکسید بر جوانهزنی و رشد گیاهچه بلوط تحت تنش خشکی است به این امید که نتایج حاصله گامی در جهت احیاء جنگلهای بلوط زاگرس بردارد.
مواد و روش ها
به منظور مطالعه اثر نانوذرات سیلیسیوم دیاکسید بر مشخصات جوانهزنی و رشد بذر بلوط پژوهش اخیر در بخش بیوتکنولوژی میکروبی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران انجام شد. آزمایش در قالب فاکتوریل با دو عامل در سه تکرار با 8 تیمار شامل 4 غلظت نانوذرات دیاکسید سیلیسیوم 0 - ، 50، 100 و 150 میلیگرم بر لیتر - و 4 سطح خشکی شامل 0 - ، -3، -6 و -9 بار - انجام شد. تعداد 86 بذر بلوط از استان ایلام جمعآوری شد. بذرها با پنبه و الکل20 درصد زیر هود به صورت سطحی ضدعفونی شدند وسپس برای از بین بردن احتمال آلودگی قارچی 1 دقیقه در هیپوکلریت سدیم غوطهور شدند.. به منظور اعمال تنش خشکی محلولی همگن از پلی اتیلن گلایکول 6000 در غلظتهای 0 - ، -3، -6 و -9 بار - تهیه شد. بذرها به مدت 24 ساعت در محلول پلی اتیلن گلایکول خیسانده شدند. برای آماده سازی غلظتهای مختلف نانو، ابتدا جرم مورد نیاز محاسبه شد و سپس با آب مقطر به حجم مورد نظر رسانده شد. جهت یکنواختی محلول و جلوگیری از کلوخه شدن، از اولتراسوند حمامی استفاده شد. سپس بذرها به مدت زمان 3 ساعت در محلول نانو غوطهور شدند. ظرفهای پلاستیکی دربسته - Growth Box - با ابعاد - طول 20، عرض 14 و ارتفاع 8 سانتی متر - تهیه و برچسبهایی جهت مشخص نمودن تیمار و تکرارها روی ظرفها چسبانده شد. خاکی با ترکیب خاک جنگل، کوکوپیت، پرلیت و خاک پژوهشکده که توسط حرارتدهی در کوره استریل شده بود به مقدار 650 گرم در جعبهها ریخته شد. سپس تعداد 3 بذر در هر جعبه رشد کشت شد. همه Growth Box ها به فیتوترون با مشخصات 25 درجه سانتی گراد، 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و رطوبت 40 درصد منتقل شدند. شمارش بذور جوانه زده و ثبت اطلاعات مربوط به طول گیاهچه، طول ریشهچه و تعداد برگها هر روز تا روز بیست و هشتم انجام گرفت. دما و رطوبت فیتوترون روزی دو مرتبه بررسی شد. روز بیست و هشتم ابتدا به وسیله خطکش با دقت میلیمتر طول ریشه و ساقه و سپس با استفاده از کولیس
