پایان نامه ارشد درمورد فیزیولوژی، مکانیزاسیون، بهبود کیفیت

دانلود پایان نامه ارشد

میکند. کاهش فتوسنتز با افزایش شوری با بستهشدن روزنهها موجب کاهش فشار جزیی CO2 بین سلولی یا عوامل غیرروزنهای میشود (Kafi et al., 2009).
تجمع مقادیر سمی نمکها در آپوپلاست برگها موجب پسابیدگی و کاهش آماس و مرگ سلولهای برگ و بافت میشود. آبکشیدگی سلولها و نسبت بالای سدیم به پتاسیم به دلیل تجمع مقادیر بالای یونهای سدیم با غیرفعال کردن آنزیمها، روی فرآیندهای متابولیکی در گیاهان تأثیر میگذارد (Sudhir & Murthy, 2004). تنش شوری تأثیرات متفاوتی بر فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان مانند افزایش میزان تنفس، سمیت یونی، تغییر در رشد گیاه، توزیع عناصر، بیثباتی غشاء، نفوذپذیری غشاء و کاهش فتوسنتز دارد که در نتیجه اشغال‌شدن مکانهای کلسیمی توسط سدیم در سلول گیاهی است (Kafi et al., 2007).
شواهد مبنی بر تغییر عوامل فتوسنتزی در اثر شوری مانند پتانسیل اسمزی و آب برگ، سرعت تعرق، دمای برگ و محتوای نسبی آب برگ در حال افزایش است. هم‌چنین شوری روی اجزای فتوسنتزی مانند آنزیمها، کلروفیلها و کارتنوئیدها مؤثر است. تغییر در این عوامل به شدت و طول دوره تنش و هم‌چنین گونه گیاهی وابسته است. رشد دانه وابسته به اسیمیلاسیون موجود، انتقال مجدد منابع اسیمیلاتی قبل از گرده‌افشانی و انتقال مجدد آسیمیلاتها به دانه بعد از گردهافشانی است. در طی دوره پرشدن دانه پتانسیل آب برگ نقش مهمی در تولید آسیمیلاتها و تخصیص آنها به دانه دارد (Sultana et al., 1999).
نتایج آزمایشات نشان داده است که گندم و لوبیا چشم بلبلی در طی دوره رشد رویشی و ابتدای مرحله زایشی بسیار حساس به شوری هستند و در طی دوره گلدهی حساسیت کم‌تر و حداقل حساسیت را در طی دوره پرشدن دانه داشتند. برنج در مرحله زایشی حساسیت بالایی به شوری نشان میدهد ولی دلیل آن به خوبی شناخته شده نیست (Kafi et al., 2003).
1-7-4-4- تنش شوری و جوانه‌زنی
به عقیده Shannon (1984) در بسیاری از گیاهان، حساسترین مرحله از سیکل زندگی گیاه نسبت به تنش شوری، مراحل جوانه‌زنی و گلدهی میباشد. در حالیکه Grim and Campbell (1991) بیشترین حساسیت گیاهان به تنش شوری را هنگام جوانه‌زنی بذور میدانند. علاوه بر این مشخص گردیده است که از بین شاخصهای جوانه‌زنی بذر، درصد و سرعت جوانه‌زنی از مهمترین عوامل تأثیرپذیر در شرایط تنش شوری است (Rajabi & Postini, 2005; Maibody & Gharehreyazi, 2002). شوری با ایجاد سه عامل اصلی شامل کاهش پتانسیل اسمزی محلول، تولید یونهای سمی و تغییر در تعادل عناصر غذایی، جوانه‌زنی گیاه را کاهش میدهد (مقتولی و چائیچی، 1378). هم‌چنین کلریدسدیم میتواند موجب اختلال در فعالیت برخی از آنزیمهای مؤثر بر رشد گیاه شده و از این طریق موجب کاهش طول گیاهچه گردد. فرخواه و همکاران (1382) و Hardegree and Emmeric (1990) نیز در مطالعات خود به این مسئله اشاره کرده‌اند.
1-7-5- راهکارهای بیولوژیک مؤثر برای بهبود مقاومت به شوری در گیاهان
1-7-5-1- تیمارهای بذری قبل از کاشت
جوانه‌زنی بذور به میزان آب در دسترس بذر بستگی دارد. بذری که در معرض تنش شوری است با کمبود آب مواجه میشود. در نتیجه سرعت و درصد جوانه‌زنی تحت تأثیر شوری کاهش مییابد. در صورتی که تأثیر منفی شوری در مراحل ابتدایی رشد کاهش یابد موجب بهبود رشد خواهد شد. مطالعات زیادی نشان داده است که مقاومت به شوری گیاهان با تیمار بذور با آب و یا ترکیبات آلی قبل از کشت بهبود مییابد. در طول مرحله پیشاندازی، بذور در داخل آب خیس خورده و تا مرحلهای پیش میرود اما جوانه‌زنی اتفاق نمیافتد. پیشاندازی به دستههای مختلفی از جمله :
تیمار حرارتی (Thermoprming)، آبی (Hydropriming)، نمکی (Halopriming)، اسمزی (Osmopriming) و هورمونی (Hormone-priming) تقسیم میشود (کافی و همکاران، 1388).
جدول 1-2- روش‌های مختلف پیشاندازی بذور و میزان تأثیر آن تحت تنش شوری*
پیش تیمار
مادۀ مورد استفاده
گیاه
بهبود
پیشانداز اسمزی
پلی اتیلن گلیکول
مانیتول
گوجهفرنگی و مارچوبه
هویج
جوانه‌زنی
جوانه‌زنی
پیشانداز نمکی
محلولهای نمکی غیرآلی
لوبیا
گندم
رشد
عملکرد دانه
پیشانداز آبی
آب
گندم
ذرت
سرعت جوانه‌زنی
جوانه‌زنی
پیشانداز دمایی
تیمار سرما
کلزا
گراس هندی
جوانه‌زنی
جوانه‌زنی
پیشانداز هورمونی
کنیتین و اسید آبسزیک
جیبرلین یا NAA-IAA
تیامین و پیریدوکسین
لوبیا سودانی
گندم
آفتابگردان و ذرت
جوانه‌زنی
جوانه‌زنی
رشد و عملکرد دانه
*منبع : کافی و همکاران، 1388
1-7-5-2- مصرف خارجی اسمولیتها، محافظتکنندهها و هورمونها
تولید برخی اسمولیتها تحت تنش شوری افزایش مییابد. املاح سازگار موادی هستند که دارای وزن مولکولی پایین و حلالیت بالا میباشند و در اعمال سلولی اختلالی ایجاد نمیکنند. نقش این مواد در خنثیکردن گونههای فعال اکسیژن و پایدار کردن پروتئینها مهم است. برخی از این ترکیبات موجب محافظت غشاهای سلولی میشوند (کافی و همکاران، 1388).

جدول 1-3- کاربرد خارجی اسمولیتهای متفاوت یا تنظیم کنندههای رشد بر روی گیاهان مختلف تحت تنش شوری*
ترکیبات آلی
گیاه
خصوصیات بهبود یافته
گلیسین بتائین
برنج
بهبود رشد ساقه
پرولین
سویا
جو
افزایش فعالیت سوپر اکسید دسموتاز و پراکسیداز
بهبود رشد یا کاهش تجمع سدیم و کلر
IAA
برنج
گندم
افزایش رشد اولیه گیاهچه و افزایش نسبت K/Na
افزایش عملکرد دانه
GA3
برنج
گندم
افزایش عملکرد دانه
بهبود رشد رویشی ولی کاهش عملکرد دانه
کینتین
گندم
بهبود رشد و کاهش جذب سدیم و کلر
اسید سالیسیلیک
جو
بهبود رشد
اسید جاسمونیک
جو
بهبود رشد و ظرفیت فتوسنتزی
تیامین
آفتابگردان
بهبود جذب پتاسیم و افزایش نسبت آب برگ
*منبع : کافی و همکاران، 1388
1-8- بذر
1-8-1- اهمیت بذر
با توجه به روند افزاینده جمعیت، نیاز به تولید غذا روز به روز بیشتر احساس میگردد و این امر وابسته به جوانه‌زدن هر دانهای است که در خاک کاشته میشود. سهم بذر در تأمین احتیاجات بشر در مقایسه با سایر اعضای گیاهی از اهمیت خاصی برخوردار است، مثلاً بیش از 50 درصد انرژی مورد نیاز بدن انسان را بذور غلات تأمین مینماید (تاجبخش، 1375). اهمیت بیولوژیکی بذر، حفاظت و تغذیه سلولهای زنده جنین جهت استقرار گیاهچه است. بذرها علاوه بر آنکه عامل اساسی تکثیر برای بسیاری از گیاهان زراعی محسوب میشوند، میتوانند محصول نهایی گیاه زراعی نیز باشند (رحیمیان، 1375؛ Black & Bewley, 2000).
1-8-2- تکنولوژیهای تقویتکننده بذر
بذرها طی جوانه‌زنی در معرض دامنه وسیعی از شرایط محیطی قرار میگیرند. سازگاری با این شرایط عموماً باعث ایجاد استقرار گیاهی خوبی در رنج وسیعی از شرایط محیطی میشود، ولی دستیابی به کارایی بهینه بذر غالباً اندک است. برای دستیابی به پوشش گیاهی بهینه در کشاورزی نیاز به جوانه‌زنی سریع و یکنواخت تمام بذور است. سیستمهای مدرن تولید گیاهی نیازمند دقت بسیار زیادی در استقرار گیاه است (Salter, 1985). کاربرد مکانیزاسیون در سیستمهای مدرن کشت گیاهان، تقاضا برای جوانه‌زنی سریع، یکنواخت و کامل را افزایش داده است. نیاز به تراکمهای بالای گیاهی و پوششهای گیاهی یکنواخت برای برداشت مکانیکی، باعث توجه روزافزون به کشت گیاهان، تقاضا برای جوانه‌زنی سریع، یکنواخت و کامل را افزایش داده است (Taylorson, 1989).
به تیمارهایی که بعد از برداشت ولی قبل از کاشت بذر، جهت بهبود کیفیت و جوانه‌زنی بذر یا رشد گیاهچه، روی بذر اعمال میشود، تکنیکهای تقویت کننده بذر (Seed Enhancment Technology) گفته میشود. تکنولوژیهای تقویت کننده بذر، کارایی بذر تحت رژیمهای خاص و با تجهیزات کاشت مخصوص را بهبود میبخشد. روشهای گوناگونی برای رسیدن به این هدف به کار گرفته شدهاند و بسیاری از آنها کاربرد تجاری دارند (Copland & Mcdonald, 1995).
سه تکنیک متداول روشهای تقویت‌کننده بذر عبارتند از :
1- تیمارهای بیولوژیکی بذر (Biological Seed Treatments).
2- پوششدار کردن بذر (Seed Coating).
3- پرایمینگ بذر (Seed Priming).
1-9- پرایمینگ
پرایمینگ بذر به فرآیندی گفته میشود که بذر طی آن آب جذب میکند و فعل و انفعالات اولیه لازم برای جوانه‌زنی رخ میدهد، ولی جذب آب به حدی نیست که اجازه خروج به ریشهچه داده شود (Copland & Mcdonald, 1995). تحقیقات بسیار مفیدی روی اهمیت پرایمینگ بذر و عوامل مؤثر بر موفقیت آن انجام شده است. کیفیت بذر میتواند به طرق گوناگون بهبود یابد. اصلاح و انتخاب، اساسیترین روشها هستند؛ ولی بسیار گران و وقتگیر میباشند. پرایمینگ بذر درحال حاضر امید بخشترین روش برای افزایش کیفیت بذر است (Taylorson, 1989).
1-9-1- انواع روشهای پرایمینگ بذر
در پرایمینگ بذر، پتانسیل اسمزی و پتانسیل ماتریک نقش دارند. پتانسیل ماتریک از کاهش سطح انرژی آب به دلیل چسبیدن به دیواره سلولی، پروتئینها و کلوئیدهای خاک ایجاد میشود. وجود پتانسیل اسمزی به دلیل کاهش سطح انرژی آب بر اثر حل‌شدن مواد محلولی مثل نمکها و قندها است. در پرایمینگ بذر، پتانسیل آب توسط کنترل پتانسیل ماتریک یا اسمزی در محیط اطراف بذر کنترل میگردد. اسموپرایمینگ از شروع فاز ΙΙΙ (در مراحل آماس اولیه بذر) جلوگیری کرده و زمانهای واکنش در فاز ΙΙ را طولانی میکند. اثرات مثبت پرایمینگ بعد از آبگیری مجدد دیده میشود (Black & Bewley, 2000). سه تکنیک در پرایمینگ تجاری بذر، رایج است که عبارتند از : هیدروپرایمینگ، اسموپرایمینگ و پرایمینگ ماتریکسی (Black & Bewley, 2000).
1-9-2- هیدروپرایمینگ
هیدروپرایمینگ، سادهترین راه برای آبگیری بذور است و عبارت است از خیساندن بذور در آب و سپس خشک کردن آنها قبل از آنکه جوانه‌زنی صورت گیرد. این تکنیک استفاده از مواد شیمیایی را کاهش میدهد. این روش به طور موفقیتآمیزی برای بسیاری از گیاهان استفاده میشود (Black & Bewley, 2000).
1-9-3- اسموپرایمینگ
اسموپرایمینگ، فرآیند خیساندن بذر در محلول اسمزی با پتانسیل آب پایین، به منظور کنترل مقدار جذب آب توسط بذر میباشد. در این تکنیک از موادی استفاده میشود که پتانسیل اسمزی محیط اطراف بذر را کاهش میدهند. پلی اتیلن گلیکول، نیترات پتاسیم، مانیتول و نمکهای دیگر و ترکیبات دارای وزن مولکولی بالا، مثالهایی از مواد مورد استفاده برای تهیه محلولهای اسمزی میباشند. نمکها و مانیتول به طور وسیعی به عنوان محلولهای اسمزی استفاده شدهاند، ولی هر دو توسط بذر جذب میشوند و در برخی موارد، باعث بروز اثرات سمی میگردند. اسموپرایمینگ در مورد گیاهان دانهریز موفقتر از گیاهان دانه درشت مثل سویا و ذرت بوده است (Bradford, 1995).
1-9-4- پرایمینگ ماتریکسی
روش دیگر برای پرایمینگ بذور، استفاده از حاملهای جامد با پتانسیلهای اسمزی پایین است. مواد این نوع پرایمینگ، پتانسیل آب را از طریق کاهش پتانسیل ماتریک آب به دنبال چسبیدن به سطوح اجزاء کنترل میکنند. بذور با موادی که دارای سطح وسیع، غیرمحلول و فعالیت شیمیایی اندک هستند، مخلوط میشوند (Taylor et al., 1988).
حاملی که بدین منظور به کار می‌رود باید دارای پتانسیل ماتریکی کم، حلالیت کم در آب، ظرفیت بالای نگهداری آب، نسبت سطح به حجم بالا، عدم سمیت برای بذر و توانایی چسبیدن به سطح بذر باشد. از موادی که بدین منظور به کار میروند، می‌توان ورمی‌کولیت و پیتماوس را نام برد. پرایمینگ ماتریکسی، در واقع تقلیدی از فرآیندهای طبیعی جذب آب از خاک توسط بذر می‌باشد. این روش در بهبود کارایی بذر بسیاری از گیاهان دانهریز و دانه‌درشت موفق بوده است (Khan, 1992).
1-9-5- روابط آب در پرایمینگ
هر روز به تعداد محققانی که به بیولوژی بذر با هدف درک و کنترل بسیاری از جنبه‌های جوانه‌زنی و استقرار گیاهچه علاقهمند می‌شوند، افزوده می‌گردد. متخصصین فیزیولوژی جوانه‌زنی را به صورت خروج ریشهچه از پوسته بذر تعریف کرده‌اند، در حالی‌که برخی دیگر جوانه‌زنی را از سرگیری رشد جنین که منجر به شکافتهشدن پوسته و ظهور گیاهچه می‌شود، می‌دانند

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد درمورد آب آبیاری، محصولات کشاورزی، کشورهای درحال توسعه Next Entries پایان نامه ارشد درمورد فیزیولوژی، بازدارندگی، گیاهان دارویی