جوانه زنی

جوانه زنی بذر


جوانه­ زنی بذر اولین و مهمترین مرحله در چرخه زندگی گیاهان است. جوانه زنی به عبارت عام همان خروج ریشه چه است به طوری که این خروج ریشه چه حداقل به  اندازه دو میلی متر اتفاق افتاده باشد. اعتقاد بر این است که حساس ترین مرحله در چرخه زندگی گیاهان جوانه زنی است. چنانچه بذر بتواند جوانه زنی موفق داشته باشد می تواند تا حدود زیادی ادامه چرخه زندگی گیاه را تضمین کند. به همین دلیل کشاورزان همیشه باید بذر با بنیه و با کیفیت را برای کاشت استفاده کنند. اهمیت بذر خوب را کشاورزانی را بهتر درک می کنند که آب و زمین آنها کیفیت خوبی ندارد

 

عوامل موثر بر جوانه ­زنی به طور کلی به 2 گروه تقسیم می­ شود 


1-عوامل بذری:

این عوامل به ویژگی ­های خود بذر مربوط بوده و مستقل از محیط بر جوانه­ زنی بذر تاثیر می­ گذارند. از مهمترین عوامل بذری موثر در جوانه­ زنی می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

 قدرت  حیات بذر (زنده مانی)

تولید­گنندگان و متخصصان کنترل بذر، قوه نامیه را توانایی بذر در جوانه ­زنی و تولید گیاهچه ی طبیعی تعریف نموده ­اند. از دیدگاه دیگر، قوه­ ی زیست نشان­ دهنده درجه زنده بودن بذر، فعالیت متابولیکی و دارا بودن آنزیم­ هایی است که توانایی لازم برای جوانه­ زنی و رشد گیاهچه را فراهم می­ کنند. بذرها در زمان رسیدگی فیزیولوژیک بالاترین قوه­ ی زیست را دارند و پس از آن قوه­ ی زیست کاهش می­ یابد. به طور کلی قوه­ ی زیست عبارت است از ظرفیت بذر برای جوانه ­زدن که به وسیله درصد جوانه ­زنی، سرعت جوانه­زنی و قدرت نهال­ه ای بذری ارزیابی می­ شود (رستگار، 1376).

طول عمر بذر 

بذرها بر اساس طول عمر، به 3 گروه طبقه ­بندی می­شوند:

کوتاه عمر: بذرهای که عمر آن‌ها چند روز تا حداکثر یک سال است. مانند بذرها افرا، بید و نارون.

متوسط عمر: بذرهای که از 2 تا 15 سال عمر می ­کنند. مانند بذر اکثر غلات، سبزی­ ها و برخی گیاهان زینتی.

بلند عمر: این گونه بذرها پوسته ­ی سختی دارند و در صورت آسیب ندیدن پوسته، می­توانند حتی در دماهای بالا حداقل 15 تا 20 سال زنده بمانند. مانند برخی از گونه­ های علف هرز (رستگار، 1376).

خواب بذر

شرایطی است که در آن بذر، حتی با دارا بودن شرایط مساعد برای جوانه ­زنی، جوانه نمی ­زند.


2-عوامل محیطی:

رطوبت

رطوبت برای جوانه ­زنی بذر باید به مقداری باشد که بذر را کاملا اشباع کرده و پوسته بذر را نرم کند. آب برای نرم کردن پوسته بذر و فعال ساختن سیستم­ های داخل بذر ضروری است. همراه با جذب آب تنفس و فعالیت­های متابولیکی بذر افزایش می­ یابد. همچنین جذب آب سبب زیاد شدن حجم بذر و ترکیدن پوسته بذر می­شود. پس از آنکه بذر جوانه زد و ریشه­ چه از آن خارج شد، مقدار آب قابل وصول برای گیاه جدید به قدرت ریشه برای وارد شدن به محیط و توانایی آن برای جذب آب بستگی دارد. پتانسیل اسمزی نیز که به وجود نمک­ها و مواد محلول در رطوبت خاک بستگی دارد، بر قابل استفاده بودن آب برای بذر اثر دارد. وجود بیش از حد نمک­های محلول در محیط بذر ممکن است مانع جوانه­ زدن بذرها گردند و تعداد گیاهچه­ ها را کاهش دهند (رستگار، 1376).

 دما

درجه حرارت احتمالا مهم­ترین عامل محیطی تنظیم کننده ­ی جوانه­ زنی و رشد گیاهچه ­ی حاصل است. زیرا بر میزان جذب آب و سرعت اعمال متابولیکی داخل بذر اثر می­ گذارد. دما بر درصد و سرعت جوانه­زنی نیز تاثیر می ­گذارد. بالاترین درصد جوانه­زنی برای اکثر گیاهان در دماهای بین 26 تا 35 بدست می­ آید. برای جوانه­ زنی بذر سه نقطه ­ی دمایی وجود دارد، حداقل، مطلوب و حداکثر که برای هرگونه منحصر به فرد است. دمای حداقل پایین­ترین درجه حرارتی است که جوانه ­زنی می­تواند در آن اتفاق بیافتد. به این دمای کمینه، دمای پایه یا صفر جوانه ­زنی می­گویند. دمای حداکثر دمایی است که پس از آن جوانه­ زنی صورت نمی ­گیرد زیرا این دما و دماهای بالاتر از آن برای بذر کشنده هستند. دمای مطلوب نیز دمایی است که در آن بیش­ترین درصد و سرعت جوانه­ زنی اتفاق می افتد (رستگار، 1376).

اکسیژن

جهت جوانه­ زنی سریع و یکنواخت، تبادل گازها میان جنین و محیط جوانه ­زنی از اهمیت خاصی برخوردار است. بذر کلیه گیاهان (به استثنای گیاهان آبزی) برای جوانه زدن نیاز به اکسیژن فراوان دارند. اکسیژن برای سوزاندن قندها و چربی­ها و سایر مواد ذخیره­ای بذر و تولید انرژی لازم است. بنابراین محیط­ های کشت باید دارای هوای کافی بوده و سفت و فشرده نباشند. بذرهایی که در خاک­های سنگین کاشته شده باشند یا در اعماق زیاد خاک قرار گیرند، به ویژه در فصول بارانی، ممکن است جوانه نزنند. زیرا خلل و فرج موجود در خاک با آب پر شده و اکسیژن کمی برای بذر باقی می­ ماند (رستگار، 1376).

نور

نور ممکن است جوانه زدن بذر را تسریع و یا از جوانه ­زنی آن جلوگیری کند. بذرهای حساس به نور اغلب ریز هستند و قرار دادن آن‌ها نزدیک به سطح خاک برای جوانه­ زنی مناسب­ تر است. بذرهایی که نور از جوانه زدن آن‌ها ممانعت می­ کند معمولا در محیط­ های خشک کویری دیده می­ شوند. در این مناطق اگر بذرها در اعماق بیشتر خاک کشت شوند که رطوبت بیشتر و دمای کم­تری دارند، بقای گیاهچه حاصل تضمین بیش­تری خواهد داشت (رستگار، 1376).

عوامل متعددی همچون گسترش کشت­ های مکانیزه و شرایط محیطی نا­مطلوب مانند خشکی و شوری خاک، ضرورت جوانه ­زنی و استقرار سریع و یکنواخت را ایجاب می­ نمایند. از این میان شوری خاک و اثرات نا­مطلوب تنش شوری بر جوانه زنی بذر و استقرار گیاهچه از مواردی است که امروزه توجه محققان زیادی را به خود جلب نموده است (Parida, 2005). به طوری که سطوح بالای شوری موجب مهار کامل جوانه ­زنی بذر و استقرار گیاهچه می­ شود (Pessarakli and Szabolcs, 1999).


 تنش ­های محیطی

تنش عبارت است از هر عامل زیستی یا محیطی که بتواند به موجود زنده صدمه وارد نماید. تنش نتیجه برهم خوردن فرآیندهای حیاتی سلول­های گیاهی است که در اثر یک یا چند عامل زیستی و محیطی حاصل می­ شود. در اثر تنش جوانه­ زنی، رشد و نمو، کیفیت و عملکرد محصول تحت تاثیر قرار می­ گیرد. بعلاوه تنش ممکن است سبب مرگ بخشی از گیاه یا تمام آن گردد (کافی و همکاران، 1388). تنش­های محیطی (شوری، خشکی، سرما، گرما، عناصرسنگین و ) مهم­ترین عوامل اثر گذار بر روی گیاهان زراعی به شمار می ­آیند. تنش­های محیطی شامل تنش­های زیستی و تنش ­های فیزیکوشیمیایی می­باشند. تنش­ های زیستی به دو دسته 1- حمله آفات و امراض و 2- رقابت، تقسیم می­گردد و تنش­ های فیزیکوشیمیایی به پنج گروه تنش­های 1- فیزیکی 2- شیمیایی 3- تشعشعی 4- دمایی و 5- آب، تقسیم بندی شده ­اند، که تنش شوری جزء تنش ­های شیمیایی محسوب می­ گردد (کافی و همکاران، 1388).

روش های بهبود جوانه زنی بذر


1-روش­ های غیرزیستی

پرایمینگ بذر

استقرار گیاهان نه­ تنها به جوانه ­زنی یکنواخت بذرها، بلکه به توانایی بذرها در جواه ­زنی در شرایط محدود محیطی بستگی دارد. در صورتی که بتوان اثرات تنش را در مرحله‌ی جوانه ­زنی کاهش داد، به­ دست آوردن محصول اقتصادی امکان پذیرتر خواهد بود (Fischer and Turner, 1978). پیش ­تیمار بذر از استراتژی‌های پیش از کشت بذر است که نمو گیاهچه را از طریق تغییر دادن فعالیت‌های متابولیک پیش از ظهور ریشه‌چه و به طور کلی افزایش میزان جوانه­ زنی و ظهور گیاهچه تحت تأثیر قرار می‌دهد (Taylor and Harman, 1990) .

پرایمینگ واژه­ای کلی است که برای توصیف خیساندن بذر در محلول های اسمزی با پتانسیل آب پایین و با تهویه مناسب استفاده می­شود (McDonald, 2000) فرایند پرایمینگ به دلیل آغاز مکانیسم­ های مختلف جوانه ­زنی و فراهم کردن مقدمه­ های رشد سلول­های جنینی (تقسیم و گسترش سلولی) یک تیمار مناسب جهت رفع  بسیاری از محدودیت­ های جوانه­ زنی و استقرار بذر به شمار می­ آید .(Copeland, McDonald, 2012)] به تعریفی دیگر تکنیک پرایمینگ، یک تیمار قبل از کاشت است که در آن بذرها به صورت کنترل شده، آب جذب می‌کنند. به طوری که اجازه داده می‌شود تا فرآیندهای متابولیکی پیش از جوانه­زنی در بذرها تا قبل از خروج ریشه­ چه صورت گیرد (Amirjani, 2010). این روش به منظور کاهش زمان جوانه­  زنی (جوانه­زنی با سرعت بالا)، جوانه­زنی یکنواخت و آلو­متری (تغییرات رشد قسمت‌های مختلف گیاه در طی زمان) بهتر در مورد بسیاری از گیاهان زراعی و باغی توسعه یافته است (FAROOQ et al, 2005; Taylor and Harman, 1990). در طی پیش­تیمار بذر چندین فرآیند متفاوت از جمله نگه­داری و انتقال مواد، فعال­سازی و سنتز تعدادی از آنزیم‌ها و نوکلئیک اسیدها، ترمیم و باز­سازی، سنتز ATP و ترمیم غشای سیتوپلاسمی رخ می‌دهد (Hosseini and Koocheki, 2007).

تیمارهای مختلفی جهت پیش تیمار استفاده می‌شود مانند اسموپرایمینگ، هیدروپرایمینگ، هالوپرایمینگ، پرایمینگ هورمونی و غیره که جوانه­زنی، رشد گیاهچه و میزان محصول بسیاری از گیاهان زراعی را تحت شرایط کنترل شده بهبود می‌بخشد (Ghiyasi et al, 2008). پاسخ بذرها به پیش تیمار به نوع محلول و زمان پیش تیمار، بلوغ بذر، رقم و شرایط محیطی بستگی دارد (Nascimento, 2003). علاوه بر اثرات مثبت پیش تیمار بر میزان جوانه ­زنی و ظهور گیاهچه که فاکتورهای مهمی در استقرار موفق گیاهان زراعی هستند (Mohammadi, 2009)، مشاهده شده است که این روش سبب تغییرات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی در بذرها تیمار شده نیز می‌گردد (Ghiyasi et al. 2008). نتایج آزمایش­ ها نشان می‌دهد که پیش تیمار بذر موجب خروج سریع‌تر گیاهچه، تحمل بهتر گیاه به خشکی، گلدهی زودتر و افزایش عملکرد گیاهان نخود، ذرت و گندم در مناطق نیمه‌خشک می‌گردد ( Musa et al, 2001).

پرایمینگ بذر، خسارت ناشی از جذب آب در دمای پایین را که به واسطه کاشت بذر درخاک­های سرد حادث می­شود، کاهش می­دهد. همچنین، این روش منجر به کاهش رکود ثانویه ناشی از کاشت بذر گیاهانی نظیر کاهو در خاک­های بسیار گرم می­شود (Valdes and Bradford, 1987). در بذرهایی که پرایمینگ شده­اند، نشت متابولیت­ها کمتر است (Ward and Powell, 1983). تغییرات فیزیولوژیکی نیز در بذرهای پرایمینگ شده دیده می­شود. به عنوان مثال، بخشی از آندوسپرم بذر کاهو در طول پرایمینگ هیدرولیز می­شود که موجب رشد سریع­ تر جنین می گردد (Dahal and Bradford, 1990). همچنین، در این روش انعطاف­پذیری دیواره سلولی نیز گزارش شده است (Karssen and Weges, 1985). اعتقاد بر این است که جذب آب توسط بذر تا مرحله دوم سختی جذب آب، در طول پرایمینگ موجب نسخه برداری اولیه DNA ، افزایش سنتزRNA  و پروتئین و قابلیت دسترسی بیشتر به ATP می­گردد (Mazor et al, 1984) هم­چنین، مطالعات حاکی از آن است که ترمیم بخش­ های فرسوده بذر در طول جذب آب رخ می­دهد (Karssen and Weges 1985; Saha et al, 1990). این تغییرات برگشت­ ناپذیر هستند و بذرها به خشک شدن بعدی که بعد از پرایمینگ رخ می­دهد، متحمل می­شوند.


2-روش­ های زیستی

 يكي از راهكارهاي مقابله با تنش‌های شوری و خشکی، پيش تيمار بذر با انواع مختلفي از باكتري‌های خاكزي و قارچ­ها ست ((Mahdavipour et al, 2009. روش‌هاي بيولوژيك مبتني بر استفاده از پتانسيل ارگانيسم‌هاي مفيد خاكزي در برقراري روابط همزيستي با گياهان، نقش موثري در افزايش مقاومت به تنش‌هاي محيطي بر عهده دارند. از بين گروه‌هاي مختلف ميكروبي خاك، باكتري‌هاي تثبيت كننده نيتروژن، ميكروارگانيسم‌هاي حل­كننده فسفات‌هاي نامحلول، باكتري‌هاي ريزوسفري محرك رشد گياه (PGPR) و قارچ‌هاي ميكوريزا از اجزاي اصلي و مهم سيستم پايدار خاك- ميكروب- گياه به شمار مي‌آيند (Bohnert and Jensen, 1996). امروزه تصور بر این است که قرار گیری باکتری­های محرک رشد در اطراف بذر می­تواند راهکار بسیار مناسبی جهت برقراری ارتباط بین بذر و میکروارگانیسم­ ها و استفاده از مزایای این ارتباط باشد.


3- پوشش دار کردن بذر

پوشش دار کردن  (پلیت کردن و بذرمال کردن)، بذر تکنیکی است که در خلال آن مواد مختلفی مانند: کود­ها، عناصر غذایی، عوامل جاذبه یا دافعه رطوبت، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی، تلقیح باکتری‌های ریزوبیوم، آفت‌کش‌ها و سایر مواد شیمیایی به وسیله مواد چسبنده به بذر افزوده می‌شود و بدین ترتیب موجب افزایش جوانه‌زنی بذر و عملکرد می‌شود .(Ehsanfar and Modarres-Sanavy 2004) تکنیک پوشش­ دار کردن بذر پیشرفت عظیمی را در آماده سازی و مناسب‌سازی بذر جهت جوانه‌زنی و حصول عملکرد تحت شرایط و موقعیت ­های مختلف فراهم آورده است. این تکنیک بنا به شرایط موجود چه از لحاظ بذر و چه شرایط محیطی با اهداف مختلفی می­تواند انجام شود مواد بسیار متفاوتی در پوشش­دار کردن مورد استفاده قرار می‌گیرد