اثرات به‌کارگیری پرتودهی بذر ذرت SC740 با امواج فراصوت در تقلیل اثرات تنش خشکی

مقدمه و هدف
استفاده از امواج فراصوت به عنوان یک تکنولوژی نوین شناخته می­شود. از آن برای اهداف متعددی از جمله صنعت، کشاورزی (به عنوان مثال، اصلاح نباتات، فرآوری کشمش) و تکنولوژی غذایی استفاده می­گردد. شواهد آزمایشی حاکی از آن است که پرتودهی بذر با فراصوت تأثیر فوق­العاده ­ای بر رشد گیاه­چه به جای می­گذارد. به عنوان نمونه گزارش شده است که پرتودهی بذر به مدت 50 تا 60 ثانیه، درصد جوانه ­زنی، طول ریشه­ چه و ساقه­ چه را به ترتیب 40، 32 و 5 تا 8% افزایش می­دهد (Fariabi et al., 2008). پرتودهی Myrtus communis منجر به شکسته شدن دورمانسی، افزایش سرعت جوانه­زنی و بیشتر شدن وزن خشک گیاه­چه شده است (Alvandian et al., 2013). بیشتر آزمایشات مربوط به پرتودهی، به جوانه ­زنی و رشد اولیه گیاه­چه معطوف شده است. در نتیجه، گزارش منتشر شده ­ای در خصوص تأثیر احتمالی آن بر گیاه در مابقی مراحل رشد و نمو در دست نیست. به لحاظ تأثیر مثبت پرتودهی بر رشد ریشه ­چه، این فرضیه مطرح است که این اثرات، در مراحل بعدی یعنی مراحل رشد و نمو گیاه بالغ نیز منعکس می­گردد. در نتیجه، به علت سیستم ریشه­ا ی عمیق­تر احتمالی، ممکن است یک افزایش مقاومت به خشکی ایجاد گردد. هدف از این آزمایش مزرعه­ای این بود که ببینیم آیا پرتودهی می­تواند اثرات مضر تنش خشکی بر ذرت را بکاهد یا خیر.
 
مواد و روش­ها
واریته مورد استفاده ذرت، SC740بود. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل تنش خشکی {شاهد، تنش طولانی مدت (قطع آبیاری از گلدهی به بعد) و تنش کوتاه مدت (قطع آبیاری از مرحله خمیری شدن دانه به بعد)} و پرتودهی بذور با فراصوت (شاهد، 2، 4، 6 و 8 دقیقه) بود. صفات مورد بررسی شامل شاخص سطح برگ، محتوای نسبی رطوبت (RWC)، محتوای کاروتنوئید برگ، محتوای قندهای محلول برگ و محتوای پتاسیم برگ بود که 10 روز پس از مرحله خمیری شدن دانه اندازه گیری شدند. بعد از رسیدگی، محتوای پروتئین دانه، بیوماس اندام هوایی و عملکرد دانه مورد سنجش قرار گرفتند.
 
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که در بین منابع تغییر (فاکتورهای آزمایش در جدول ANOVA)، تنها اثر ساده تنش خشکی و پرتودهی بر RWC  معنی­دار بود. کاهش RWC  بر اثر تنش خشکی کوتاه مدت و بلند مدت به ترتیب برابر با 13 و 19% بود. شش دقیقه پرتودهی به عنوان بهترین سطح پرتودهی توانست RWC را در مقایسه با شاهد به میزان 18% افزایش دهد. به طور تعجب آور، شاخص سطح برگ تحت تأثیر پرتودهی قرار نگرفت ولی در سطح احتمال 1% از تنش خشکی تأثیر پذیرفت. کاهش ناشی از تنش خشکی کوتاه مدت و بلند مدت در این شاخص به ترتیب برابر با 25 و 27% بود. تفاوت شاخص سطح برگ در دو سطح تنش خشکی معنی­ دار نشد. بر همین اساس به نظر می­رسد که ممکن است دو سطح تنش از لحاظ ضخامت (وزن خشک) برگ تفاوت داشته باشند. بالاترین محتوای پتاسیم برگ در شرایط تنش بلند مدت (299.33 mg.g^-1) به دست آمد. گیاهان (بذور) پرتودهی شده به مدت 6 دقیقه نسبت به شاهد از 14% پتاسیم بالاتر برخوردار گردیدند. در خصوص محتوای قندهای محلول، تنش خشکی کوتاه مدت بالاترین تأثیر را داشت و در شاهد، کمترین مقدار آن حاصل شد. شش دقیقه پرتودهی به عنوان بهترین سطح پرتودهی، محتوای پتاسیم برگ را به میزان 22% افزایش داد. محتوای کاروتنوئید برگ تنها به تنش خشکی واکنش نشان داد؛ با افزایش شدت تنش، مقدار آن روند کاهشی نشان داد. اعتقاد بر این است که در واکنش به تنش خشکی، محتوای کاروتنوئید افزایش می­یابد ولی بعد از آن کاهش نشان می­دهد که نوعی واکنش سازگاری گیاه به تنش می­باشد (Young, 1991). محتوای پروتئین بذر به اثرات ساده و متقابل فاکتورها واکنش معنی­داری نشان داد. این امر ثابت می­کند که اثر تنش خشکی بر این صفت در گیاهان پرتودهی شده به میزان­ های مختلف، یکسان نیست. به عنوان مثال، در شرایط پرتودهی 2 و 8 دقیقه، محتوای پروتئین بذر برای گیاهان تنش دیده کمتر از شاهد بود. ولی برای 6 دقیقه پرتودهی، عکس این حالت وجود داشت. بالاترین محتوای پروتئین بذر مربوط به ترکیب تیماری تنش بلند مدت و 6 دقیقه پرتودهی بود. کاهش بیوماس در شرایط تنش کوتاه مدت و بلند مدت به ترتیب 24 و 31% بود. برای عملکرد دانه، این کاهش به ترتیب برابر با 18 و 34% شد. بهترین سطح پرتودهی، یعنی 6 دقیقه، بیوماس و عملکرد دانه را به ترتیب 13 و 25% افزایش داد.
 
نتیجه ­گیری
اثرات متقابل خشکی و پرتودهی بر برخی صفات شامل بیوماس و عملکرد دانه معنی­دار نبود. این یافته نشان می­دهد که اثر مثبت پرتودهی بر رشد ذرت در شرایط وجود و عدم وجود تنش، تفاوتی ندارد. به بیان دیگر، پرتودهی بذور به مدت 6 دقیقه می­تواند رشد ذرت تنش دیده و تنش ندیده را بیشتر نماید. این امر معادل تسکین (کاهش) اثرات خشکی بر ذرت است. این تسکین دهندگی ممکن است مربوط به افزایش محتوای پتاسیم برگ (14%) و افزایش محتوای قندهای محلول برگ (22%)، و در نتیجه بهتر شدن محتوای آبی گیاه (18% افزایش در RWC) باشد.