ارزیابی جوانه ‏زنی بذرهای گندم با سطوح مختلف قدرت بذر با استفاده از مدل هیدروتایم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد در رشته زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

3 دانشیار گروه زیست‌شناسی، دانشگاه گلستان.

4 استادیار گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشگاه تهران، پردیس ابوریحان

5 دانشجوی دکتری اگرواکولوژی گیاهان زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

مدل هیدروتایم و ضرایب آن برای بررسی روابط بین پتانسیل آب، درصد و سرعت جوانه ‏زنی استفاده می‏شود. هدف از این مطالعه ارزیابی جوانه ‏زنی بذرهای زوال یافته گندم به تنش خشکی به‌وسیله مدل هیدروتایم و بررسی و مقایسه ضرایب این مدل در سطوح مختلف زوال و پرایمینگ بود.در این آزمایش از بذرهای گندم با سطوح مختلف قدرت بذر استفاده شد. برای ایجاد سطوح مختلف قدرت بذر از بذرهای زوال یافته طبیعی  و مصنوعی  در دو شرایط انجام پرایمینگ و بدون پرایمینگ استفاده شد. برای انجام پرایمینگ از جیبرلیک اسید 50 پی­پی­ام استفاده شد. سطوح مختلف پتانسیل آب نیز با استفاده از پلی‏اتیلن گلایکول 6000 در چهار سطح 0، 0.6-، 1.2- و 1.8- مگاپاسکال تهیه شد. درنهایت برای بررسی واکنش بذرهای زوال یافته گندم به تنش خشکی و اثرات پرایمینگ بر بهبود مؤلفه‌های جوانه‏زنی از مدل هیدروتایم استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش زوال بذر (چه به‌صورت مصنوعی و چه به‌صورت طبیعی) هم در شرایط پرایمینگ و هم در بذرهای شاهد، مقدار ضریب هیدروتایم افزایش (θH) یافت. اما مقدار افزایش ضریب هیدروتایم در شرایط پرایمینگ کمتر از بذرهای بدون پرایمینگ بود. در بذرهای پرایمینگ شده به ازای هرروز زوال مقدار ضریب هیدروتایم به مقدار 14.8 مگاپاسکال ‏ساعت افزایش یافت، اما در بذرهای شاهد این شاخص به ازای هر روز زوال به میزان 29.6 مگاپاسکال ساعت افزایش پیدا کرد. درصد افزایش این ضریب در زوال طبیعی کمتر از زوال مصنوعی بود، درنتیجه خسارت ناشی از زوال مصنوعی بیشتر از انبارداری طبیعی می‏باشد. به ­علاوه خروجی مدل نشان داد که افزایش سطح زوال به‌طور معنیداری باعث کاهش یکنواختی جوانه‏ زنی (افزایش bψσ) شد، اما پرایمینگ تأثیر معنی ‏داری بر یکنواختی جوانه ‏زنی نداشت. برای تیمار شاهد روند تغییرات ضریب (50)Ψbدر مقابل مدت زوال نسبت به تیمار پرایمینگ متفاوت بود. در تیمار شاهد با افزایش زوال تا 1.99 روز، مقدار این ضریب منفی‏تر (افزایش مقاومت به خشکی) شد. بعدازاین مدت با افزایش مدت زوال، مقدار این ضریب افزایش یافت. همچنین در شرایط انبارداری طبیعی پرایمینگ تأثیر معنی‏داری بر مقدار ضریب (50)Ψb نداشت.به‌طورکلی نتایج این تحقیق نشان داد که زوال باعث کاهش سرعت، یکنواختی و مقاومت به خشکی گردید و پرایمنگ تنها باعث افزایش سرعت جوانهزنی شد و تأثیری بر دو مؤلفه دیگر نداشت.

کلیدواژه‌ها


Ahmadpour Dehkordi, S., Balouchi, H.R., 2012. Effect of seed priming on antioxidant enzymes and lipids peroxidation of cell membrane in black cumin (Nigella sativa) seedling under salinity and drought stress. Electronic Journal of Crop Production. 5, 63-85.

Akram-Ghaderi, F., Soltani, A., Sadeghipour, H.R., 2008. Effect of temperature and water pote ntial on germination of medicinal pumpkin (Cucurbita pepo. convar. pepo var. styriaca), black cumin (Nigella sativa L.) and borago (Borago officinalis L.). Journal of Agricultural Science and Natural Resources. 15, without page number. [In Persian with English Summary].

Alimagham, S.M., Ghadri-Far, F., 2015. Hydrotime model: Introduction and application of this model in seed researches. Environmental Stresses in Crop Sciences. 7, 41-52.

Anda, A., Pinter, L., 1994. Sorghum germination and development as influenced by soil temperature and water content. Agronomy Journal. 86, 621-624.

Ashraf, M., Foolad, M.R., 2005. Pre sowing seed treatment Ashotgun approach to improve germination, plant growth, and crop yield under saline and nonsalineconditions. Advances in Agronomy. 88, 223- 265.

Ashraf, M., Rauf, H., 2001. Inducing salt tolerate in maize (Zea mays L.) through seed priming with chloride salts: growth and ion transport at early growth stages. Acta Physiologiae Plantarum. 23, 407- 414.

Baalbaki, R.Z., Zurayk, R.A. Blelk, M.M., Tahouk, S.N., 1999. Germination and seedling development of drought tolerant and susceptible wheat under moisture stress. Seed Science and Technology. 27, 291-302.

Bäurle, I., 2016. Plant Heat Adaptation: priming in response to heat stress [version 1; referees: 2 approved]. F1000 Faculty Reviews. 5, 1-5.

Bradford, K.J., 1990. A water relation analysis of seed germination rates. PlantPhysiology. 94, 840-849.

Bradford, K.J., Somasco, O.A., 1994. Water relations of lettuce seed thermoinhibition. I. Priming andendosperm effects on base water potential. Seed Science Research. 4, 1–10.

Bradford, K.J., 2002. Application of hydrothermal time to quantifying and modeling seed germination and dormancy. Weed Science. 50, 248-260.

Bradford, K.J., Still, D.W., 2004. Application of hydrotime analysis in seed testing. Journal of Seed Technology. 26, 74-85.

Basra, S.M.A., Ahmad, N., Khan, M.M., Iqbal, N., Cheema, M.A., 2003. Assessment of cotton seed deterioration during accelerated aging. Seed Science and Technology. 31, 531-540.

Chandran Jisha, K., Puthur, J.T., 2016. Seed priming with beta-amino butyric acid improves abiotic stress tolerance in rice seedlings. Rice Science. 23, 242-254.

Cheng, Z., Bradford, K.J., 1999. Hydrothermal time analysis of tomato seed germination responses to priming treatment. Journal of Experimental Botany. 50, 89-99.

Dahal, P., Bradford, K.J., 1990. Effects of priming and endosperm integrity on seed germination rates of tomato genotypes. II. Germination at reduced water potential. Journal of Experimental Botany. 41, 1441–1453.

Demir Kaya, M., Okçu, Gamze, Atak, M., Çikili, Y., Kolsarici, Ö., 2006. Seed treatment to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L.). Europan Journal of Agronomy. 24, 291-295.

Espanany, A., Fallah, S., Tadayyon, A., 2016. Seed priming improves seed germination and reduces oxidative stress in black cumin (Nigella sativa) in presence of cadmium. Industrial Crops and Products. 79, 195-204.

Fujikura, Y., Kraak, H.L., Basra, A.S., Karssen, C.M., 1993. Hydropriming, a simple and inexpensive priming method. Seed Science and Technology. 21, 693-642.

Ghaderi-Far, F., Soltani, A., 2010. Seed Control and Certification. Jihad University press of Mashhad. 200 p. [In Persian].

Ghaderi-Far, F., 2013. Different effects of priming on emergence and yield of wheat in saline soil conditions. The final report of the research project. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. [In Persian with English Summary].

Ghaderi-Far, F., Soltani, A., Sadeghipour, H.R., 2014. Changes in soluble carbohydrates and reactive oxygen species-scavenger enzymes activity in Medicinal Pumpkin during storage at different temperature and seed moisture. Electronic Journal of Crop Production. 7, 157-179. [In Persian with English Summary].

Ghassemi-Golezani, K., Chadordooz-Jeddi, A., Nasrollahzadeh, S., Moghaddam, M., 2010. Effects of Hydro-Priming Duration on Seedling Vigour and Grain Yield of Pinto Bean (Phaseolus vulgaris L.) Cultivars. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 38, 109-113.

Gurusinghe, S., Powell, A.L.T., Bradford, K.J., 2002. Enhanced expression of BiP Is associated with treatments that extend storage longevity of primed tomato seeds. American Society of Horticultural Science. 127, 528–534.

Harris, D., Pathan, A.K., Gothkar, P., Joshi, A., Chivasa, W., Nyamudeza, P., 2001. On-farm seed priming: using participatory methods to revive and refine a key technology. Agricultural Systems. 69, 151-164.

Hucl, P., 1993. Effect of temperature and moisture stress on the germination of diverse common bean genotypes. Canadian Journal of Plant Science. 73, 697-702.

Hus, J.L., Sung, J.M. 1997. Antioxidant role of glutatnione associated with accelerated aging hydration of triploid watermelon seeds. Physiologa plantarum. 100: 967-974.

Jacobson, S.E., Bach, A.P., 1998. The influence of temperature on seed germination rate in quinoa. Seed Science and Technology. 26, 515-523.

Larsen, S.U., Bailly, C., Côme, D., Corbineau, F., 2004. Use of thehydrothermal time model to analysis interacting effects of water andtemperature on germination of three grass species. Seed Science Research. 14, 35-50.

McDonald, M.B., 1999. Seed deterioration: physiology, repair and assessment.Seed Science and Technology. 27,177–237.

Meyer, S.E., Pendleton, R.L., 2000. Genetic regulation of seed dormancy in Purshia tridentata (Rosaceae). Annals of Botany. 85, 521-529.

Michel, B.E., Kaufmann, M.R., 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant physiology. 51, 914-916.

Murungu, F.S., Chiduza, C., Nyamugafata, P., Clark, L.J., Whalley, W.R., Finch Savage, W.E., 2004. Effects of on-farm seed priming on consecutive daily sowing occasions on the emergence and growth of maize in semi-arid Zimbabwe. Field Crops Research. 89, 49-57.

Nath, S., Deb, B., 2010. Abiotic stress tolerance mechanism of plants by heat shock proteins: A review. Biotechnology. 3, 45-49.

Nawaz, A., Farooq, M., Ahmad, R., Bsra, S.M.A., Lal, R., 2016. Seed priming improves stand establishment and productivity of no till wheat grown after direct seeded aerobic and transplanted flooded rice. European Journal of Agronomy. 76, 130-137.

Omar, S.A., Fu, Q.T., Chen, M.S., Wang, G.J., Song, S.Q., Elsheery, N.I., Fu Xu, z., 2011. Identification and expression analysis of two small heat shock protein cDNAs from developing seeds of biodiesel feedstock plant Jatropha curcas. Plant Science. 181, 632-637.

Queitsch, C., Hong, S.W., Vierling, E., Lindquist, S., 2000. Heat shock protein 101 plays a crucial role inthermotolerance in arabidopsis. The Plant Cell. 12, 479–492.

Poori, K., Akbari, F., Ghaderi-Far, F., 2012. Response of deteriorated cotton seed to salinity stress at germination and seedling growth stages. Journal of Plant Production. 19, 53-68. [In Persian with English Summary].

Rehman, H., Nawaz, Q., Basra, S.M.A., Afzal, I., Yasmeen, A., ul-Hassan, F., 2014. Seed Priming Influence on Early Crop Growth, Phenological Development and Yield Performance of Linola (Linum usitatissimum L.). Journal of Integrative Agriculture. 13, 990-996.

Rowse, H.R., Finch-Savage, W.E., 2003. Hydrothermalthreshold models can describe the germination responseof carrot (Daucus carota) and onion (Allium cepa) seed populations across both sub- and supra-optimaltemperatures. New Phytologist. 158, 101–108.

Ruan, S., Xue, Q., Tylkowska, K., 2002. The influence of priming on germination of rice (Oryza sativa L.) seeds and seedling emergence and performance in flooded soil. Seed Science and Technology. 30, 61-67.

Soltani, A., Galeshi, S., Zeinali, E., Latifi, N., 2002. Germination, seed reserve utilization and seedling growth of chickpea as affected by salinity and seed size. Seed Science and Technology. 30, 51-60.

Soltani, A., 2008. Application of SAS in statistical analysis. Jihad University press of Mashhad. 182 p. [In Persian].

Soltani, E., Akram-Ghaderi, F., Maemar, H., 2008. The effect of priming on germination components and seedling growth of cotton seeds under drought. Journal of Agricultural Science and Natural Resources. 14, without page number. [In Persian with English Summary].

Soltani, E., Galeshi, S., Kamkar, B., Akramghaderi, F., 2009. The effect of seed aging on the seedling growth as affected by environmental factors in wheat. Research Journal of Environmental Science. 3, 184-192.

Soltani, E., Miri, A.A., Ghaderi-Far, F., 2009. The effect of seed priming on emergence and yield of cotton at different sowing dates. Journal of Plant Production. 16, 163-174. [In Persian with English Summary].

Springer, T.L., 2005. Germination and early seedling growth of chaffy-seededgrasses at negative water potentials. Crop Science. 45, 2075-2080.

Still, D.W., Bradford, K.J., 1998. Using hydrotime and ABA-time models to quantify seed quality of brassicas during development. American Society of Horticultural Science. 123, 692-699.

Sun, W., Van Montagu, M., Verbruggen, N., 2002. Small heat shock proteins and stress tolerance in plants.  Biochimica et Biophysica Acta. 1577, 1-9.

Wang, H.Y., Chen, C.L., Sung, J.M., 2003. Both warm water soaking and matricondi-tioning treatments enhance anti‐oxidation of bitter gourd seeds germinated at sub‐optimal temperature. Seed Science and Technology. 31, 47–56.

Vierling, E., 1997. The small heat shock proteins inplants are members of an ancient family of heat induced proteins. Acta Physiologiae Plantarum. 19, 539-547.

Windauer, L., Altuna, A., Benech-Arnold, R., 2007. Hydrotime analysis of Lesqueralla fendleri seed germination response to priming treatments. Industrial Crops and Products. 25, 70-74.

Wisniewski, M., Close, T.J., Timothy, A., Arora, R., 1996. Seasonal patterns of dehydrins and 70-kDa heat-shock proteins in bark tissues of eight species of woody plants. Physiologia Plantarum. 96, 496–505.