بررسی خصوصیات جوانه‌زنی بذر و تعیین دماهای کاردینال گیاه دارویی هندوانه ابوجهل (Citrullus colocynthis)

الموضوعات :

حمید مروی ¹ , محمد آرمین ²

1 - گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران
2 - استادیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سبزوار، گروه زراعت و اصلاح نباتات

تاريخ الإرسال : 23 الثلاثاء , ربيع الثاني, 1445 تاريخ التأكيد : 18 الأربعاء , شعبان, 1445 تاريخ الإصدار : 22 الخميس , ذو القعدة, 1445

الکلمات المفتاحية: سرعت جوانه‌زنی, هندوانه ابوجهل, دمای بیشینه, دماهای کاردینال,

ملخص المقالة :

هندوانه ابوجهل یکی از گیاهان دارویی مهم در طب سنتی می‌باشد که عمدتاً در مناطق خشک و بیابانی رشد می‌کند و تاکنون تحقیقات چندانی پیرامون دماهای کاردینال آن انجام نشده‌است. به‌منظور بررسی خصوصیات جوانه‌زنی بذر و تعیین دماهای کاردینال این گیاه مطالعه‌ای در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفت. بدین منظور آزمایشی در 9 دمای ثابت 5، 10، 15 ،20 ،25 ،30، 35، 40، و 45 درجه سانتی‌گراد در پتری دیش در قالب طرح کاملاً تصادفی و با 4 تکرار اجرا شد. صفات مورد اندازه‌گیری عبارت بودند از: درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی و میانگین زمان جوانه‌زنی. دمای کاردینال با استفاده از توابع دندان مانند، دوتکه‌ای و بتا محاسبه شد. نتایج نشان داد با افزایش دما تا 30 درجه‌ سانتی‌گراد درصد و سرعت جوانه‌زنی افزایش یافت. بیشترین درصد جوانه زنی بذر(70 درصد) و سرعت جوانه زنی(8/2 عدد بذر/روز) در دمای 30 درجه سانتی-گراد مشاهده شد. کمترین زمان جوانه زنی بذر (48/4 روز) نیز در دمای 30 درجه مشاهده گردید. دمای پایه، مطلوب و بیشینه این گیاه به ترتیب 12، 30 و 45 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

المصادر:

Adam, N.R., Dierig, D.A., Coffelt, T.A. and Wintermeyer, M.J. 2007. Cardinal temperatures for germination and early growth of two Lesquerella species. Industrial Crops and Products, 25: 24-33.
Alipoor, Z. and Mahmodi, S. 2016. Determination of cardinal temperatures and respons of Securigera securidaca L. to different temperatures of germination. Iranian Journal of Seed Research, 2(2) :137-147.
Bannayan, M., Najafi, F., Rastgoo, M. and Tabrizi, L. 2006. Germination properties of some wild medicinal plants from Iran. Journal Seed Technology, 28: 80-86.
Ghahraman, A., 1991. Color Flora of Iran. Research Institute of Forests and Rangelands Publications. Botany Department. Tehran.
Jami Al-Ahmadi, M. and Kafi, M. 2007. Cardinal temperatures for germination of Kochia scoparia L. Journal of Arid Environments, 68: 308-314.
Kamkar, B. Zolfagharnejad, H. Khalili, N. 2015. Quantifying of germination rate response to temperature of three sunflower varieties using nonlinear regression models. Journal of Plant Production, 22(2): 119-136.
Kherikhah, M., Koochaki, A., Rezvani Moghaddam, P. and Nassiri Mohallati, M.2013. Determination of Cardinal Temperature of seed germination of Zizphora (Ziziphora clinopodioides) as a medicinal plant. Iranian Journal of Field Crops Research, 11(49): 543-550.
Koochaki, A., Azizi, G. 2005. Effect of different treatments on breaking dormancy of Teucrium polium. Iranian Journal of Field Crops Research, 3(1):81-88.
Kurtar, E.S. 2010. Modelling the effect of temperature on seed germination in some cucurbits. African Journal of Biotechnology, 9(9): 1343-1353.
Latifi, N., Soltani, A., and Spanner, D. 2004. Effect of temperature on germination components in Canola cultivars. Iranian, J. Agric. Sci., 35(2): 313-321.
Milani, E., Seyed, M., Razavi, A., Koocheki, A., Nikzadeh,V., Vahedi, N. and GholamhosseinPour, A. 2007. Moisture dependentphysical properties of cucurbit seeds. International Agrophysics, 21: 157-168.
Mozaffarian, v. 2000. Flora Yazd. Yazd Publishing. Yazd.
Najafi, F., Koocheki, A., Rezvani Moghaddam, P. and Rastgoo, M. 2007. Evaluation of seed germination characteristics in Nepeta binaludensis, a highly endangered medicinal plant of Iran. Iranian Journal of Field Crops Research, 4(2): 385-392.
Nerson, H. 2007. Seed production and germinability of cucurbit crops. Seed Science and Biotechnology, 1: 1-10.
Nozarpour, E., Tavakkol Afshari, R., Elias Soltani, E. and Majnoun Hosseini, N. 2016. Determination of cardinal temperatures of lemon balm (Melissa officinalis L.) seeds in response to temperatures and water potentials. Iranian Journal of Crop Sciences, 47(3): 341-351.
Portoosi, N., Rashed Mohasel, M. H. and Ezadi Darbandi, E. 2008. Germination characteristics and cardinal temperatures of lambsquarter, purselane and crabgrass. Iranian Journal of Field Crops Research, 6(2): 255-361.
Ranjbar, f., koocheki, A., Nassiri Mahalati, M. and kamayestani, n. 2013. Cardinal temperatures and germination properties of fennel (foeniculum vulgar). Seed research, 3(3): 61-68.
Salk, A., Arın, L., Deveci, M., and Polat, S .2008. Special vegetable growing. In Turkish, Tekirdag, p.488, ISBN 978-9944-0786-0-3.
Sarmadnia, Gh.H. and koochaki, A. 2007. Plant physiology. Publications Jahad Daneshgahi Mashhad.400pp.
Soltani, E., Galeshi, S., Kamkar, B. and Akram-Ghaderi, F. 2008. Modeling seed aging effects on the response of germination to temperature in wheat. Seed Science and Biotechnology, 2, 32-36.
Zangoie, M., Parsa, S., Mahmoodi, M. and Jami Al-Ahmadi, M. 2012. Evaluation of cardinal temperature for germination of asafoetida (Ferula assafoetida L.) seeds. J. of Plant Production, 19(3): 193-202.
Zeinali, E., Soltani, A., Galeshi, S., and Sadati, S.J. 2001. Cardinal temperatures, response to temperature and range of thermal tolerance for seed germination in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. J. Plant Prod., 3(3): 23-42.

نص كامل:



 

بررسی ویژگی­های جوانه­زنی بذر و تعیین دماهای کاردینال گیاه دارویی هندوانه ابوجهل

(Citrullus colocynthis) 

 

 

چکیده

هندوانه ابوجهل  یکی از گیاهان دارویی مهم در طب سنتی می­باشد که عمدتاً در مناطق خشک و بیابانی رشد می‌کند و تاکنون پژوهش­های چندانی پیرامون دماهای کاردینال آن انجام نشده­است. به‌منظور بررسی ویژگی­های جوانه­زنی بذر و تعیین دماهای کاردینال این گیاه مطالعه­ای در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفت. بدین منظور آزمایشی در 9 دمای ثابت 5، 10، 15 ،20 ،25 ،30، 35، 40، و 45 درجه سانتی‌گراد در پتری دیش در قالب طرح کاملاً تصادفی و با 4 تکرار اجرا شد. صفات مورد اندازه­گیري عبارت بودند از: درصد جوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی و میانگین زمان جوانه­زنی. دمای کاردینال با استفاده از توابع دندان مانند، دوتکه­ای و بتا. نتایج نشان داد با افزایش دما تا 30 درجه­ سانتی­گراد درصد و سرعت جوانه­زنی افزایش یافت. بیشترین درصد جوانه زنی بذر(70 درصد) و سرعت جوانه زنی(8/2 عدد بذر/روز) در دمای 30 درجه سانتی­گراد مشاهده شد. کمترین زمان جوانه زنی بذر (48/4 روز) نیز در دمای 30 درجه مشاهده گردید. دمای پایه، مطلوب و بیشینه این گیاه به ترتیب 12، 30 و 45 درجه سانتی‌گراد می­باشد.

 

 واژه­های کلیدی: سرعت جوانه­زنی، هندوانه ابوجهل، دمای بیشینه، دماهای کاردینال 

 

 

مقدمه

گیاهان دارویی همانند سایر گیاهان از طریق جنسی و غیرجنسی تکثیر می‌شوند، ولی کشت این گیاهان از طریق بذر اقتصادی‌ترین روش می‌باشد. در این رابطه یکی از مشکلات اصلی گیاهان دارویی این است که اولاً بذر آن‌ها دارای خواب بوده و ثانیاً جوانه‌زنی بذر در شرایط محیطی، طبیعی بوده ولی تحت شرایط آزمایشگاهی یا زراعی مناسب نیست ) koochaki and (Azizi, 2005.

دما از عوامل مهم محیطی مؤثر در فعالیت‌های فیزیولوژیکی گیاهان در کلیه مراحل رشد و نمو اعم از جوانه‌زنی، گلدهی، رشد، فتوسنتز و تنفس است که در کلیه این فعالیت‌ها یک آستانه حداکثر و حداقل دما وجود دارد. جوانه­زنی از بحرانی­ترین مراحل در استقرار گیاهچه­ها می­باشد که اهمیت زیادی در تعیین تراکم نهایی بوته در واحد سطح دارد و توسط عوامل محیطی متعددی مانند دما، رطوبت و نور تحت تأثیر قرار می­گیرد و در این میان دما تأثیر مهمی برخواب و جوانه­زنی بذور دارد. درهمه موجودات زنده دما عامل مهمی بر سرعت واکنش­های متابولیسمی و به­دنبال آن سرعت رشد ونمو آن‌ها می­باشد(Ranjbar et al., 2013). به‌طورکلی اثر دما بر جوانه­زنی برحسب دما­های کاردینال یعنی دمای حداقل، مطلوب و حداکثر بیان می­شوند، که بذور هر گونه مشخص می­تواند در این دامنه از دما جوانه بزنند  .(Alipoor and Mahmodi, 2016)

  دماي مناسب برای جوانه‌زنی بذر هر گیاه، دمايي است كه در آن بيشترين درصد جوانه‌زنی در کوتاه‌ترین دوره زماني انجام می‌شود. جوانه‌زنی نه‌ تنها دارای دماي پايه است بلكه هر يك از مراحل آن نيز به دماي پايه خاصی نیاز دارد. بنابراين واکنش نسبت به دما ممكن است در طي جوانه‌زنی متفاوت باشد، عکس‌العمل به دما به گونه، رقم، منطقه رشد و مدت زمان بعد از برداشت بستگي دارد(Ranjbar et al., 2013) . به­عنوان يك قاعده كلي بذرهاي حاصل از مناطق معتدله در مقايسه با بذرهاي حاصل از مناطق گرمسيري به دما­های كمتري نياز داشته و گونه‌های وحشي نياز حرارتي كمتري از گياهان اهلي دارند .دماي مناسب جوانه­زني براي اكثر بذرها بين 15 و 30 درجه سانتي­گراد است. حداكثر دما براي اکثر گونه‌ها بين 30 تا 40 درجه سانتي­گراد است. البته در دماهای بالاتر ا ز 50 درجه سانتي­گراد عمل جوانه‌زنی بذرها متوقف می‌شود(Portosi et al., 2008).

  به‌طورکلی سه دمای حداقل، مطلوب و حداکثر به‌عنوان دماهای کاردینال شناخته می‌شوند که بذور هرگونه مشخص می­توانند در این دامنه حرارتی جوانه بزنند. دمای حداقل یا پایه (Tb)¹ ، کمترین دمایی است که جوانه‌زنی در آن رخ می‌دهد. دمای مطلوب (To)² ، دمایی است که جوانه‌زنی در آن بیشترین سرعت را داشته و دمای حداکثر (Tm)³  بالاترین دمایی است که بذور در آن قادر به جوانه‌زنی می­باشند و پروتئین­هاي ضروري براي جوانه­زنی تجزیه می‌شوند، دماهاي کاردینال براي ارائه مدل پیش‌بینی جوانه‌زنی بذور درگونه­هاي گیاهی مورد نیاز می­باشند ) .(Zangoie et al., 2012 محققان، رابطه خطی بین دما و سرعت جوانه‌زنی را در برخی گونه‌های گیاهی گزارش کرده‌اند و عمدتاً از رگرسیون خطی براي توصیف رابطه بین دما و سرعت جوانه‌زنی استفاده می­کنند. گزارشات متعددي در مورد اثر دما بر خصوصیات جوانه‌زنی گونه‌های مختلف گیاهی از جمله گیاهان دارویی، مرتعی و زراعی وجود دارد (Jami Al-Ahmadi and Kafi, 2007 ;Adam et al., 2007;Bannayan et al., .2006) 

کورتار) (Kurtar, 2010 با مدل‌سازی اثر دما روی جوانه‌زنی بذر برخی از گیاهان خانواده کدوئیان اظهار داشت دمای حداقل، مطلوب و حداکثر برای خربزه(Cucumis melo)  و خیار (Cucumis sativus) به ­ترتیب 10، 25 تا 30 و40 درجه سانتی­گراد و برای هندوانه 10، 25 تا 30 و 35 درجه سانتی­گراد و برای انواع کدو 10 ،25 و 30 درجه سانتی­گراد می‌باشد، سایر تحقیقات نیز دماهای کاردینال این گیاهان را در همین محدوده گزارش داده‌اند)  (Salk et al., 2008.

هندوانه ابوجهل(26= n2) با نام‌های عمومی Bitter apple ، Coloynthis ، Colocynth  و  Wild ground و با نام علمی Citrullus colocynthis، یک گیاه دارویی از خانواده کدوئیان استGhahraman, 2000; mozaffarian, 1991)   (. گیاهی است یک‌ساله با تیپ رشدی خزنده و رشد نامحدود که رشد رویشی و زایشی همزمان در آن صورت می‌گیرد. از نظر خصوصیات ظاهری و گیاه­شناسی شبیه هندوانه می­باشد. این گیاه بومی مناطق گرم بیابانی و نیمه بیابانی است که در تثبیت شن‌های روان در این مناطق نقش بسیار مهمی دارد. گیاهی است مقاوم به خشکی و در مناطقی که میانگین بارندگی سالانه آن‌ها بین 250 تا 370 میلی‌متر است می‌تواند رشد نماید است(Ghahraman, 2000) .

از آنجا که تعیین دماهای کاردینال در تعیین دقیق تاریخ کاشت و تخمین محدوده جغرافیایی مطلوب برای کشت گیاهان دارویی نقش مهمی دارند، این آزمایش برای بررسی تاثیر دما بر درصد و سرعت جوانه زنی بذر هندوانه ابوجهل و تعیین دماهای کاردینال جوانه زنی این گیاه دارویی انجام شد.

 

مواد و روش­ها

 

به‌منظور بررسی ویژگی­های جوانه‌زنی بذر هندوانه ابوجهل در دماهای مختلف و تعیین دماهای کاردینال آن، آزمایشی در آزمایشگاه فیزیولوژی دانشگاه آزاد اسلامی سبزوار انجام شد. برای این منظور در اواخر مهر ماه اقدام به جمع آوری میوه­های این گیاه در رویشگاه طبیعی آن در منطقه چاه تلخ شد. منطقه چاه تلخ واقع در 100کیلومتری جنوب سبزوار در محدوده مختصات جغرافیایی57 درجه و 19 دقیقه تا 57 درجه و 36 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 30 دقیقه تا 35 درجه و 44 دقیقه عرض شمالی با میانگین بارندگی سالانه 5/189 میلی­متر و متوسط دمای سالانه 3/14 درجه سانتی­گراد در استان خراسان رضوی قرار دارد. میوه­های جمع­آوری شده به آزمایشگاه منتقل گردید و پس از جدا نمودن بذرها  از میوه­ها، برای شکستن خواب بذر­ها آنها را به مدت 30 روز در داخل یخچال در دمای 5 درجه سانتی­گراد قرار داده و قبل از هر آزمایش بذرهای مورد نیاز 24 ساعت در آب خیسانده و سپس مورد استفاده قرار گرفتند.

در این آزمایش 9 دمای ثابت 5، 10، 15 ،20 ،25 ،30، 35، 40، و 45 درجه سانتی‌گراد در شرایط تاریکی با متوسط رطوبت نسبی 50 درصد در اتاقک رشد مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی و با 4 تکرار اجرا شد. 

براي ارزيابي ویژگی­های جوانه­زنی، ابتدا کليه پتری­دیش‌ها و سپس بذرها با استفاده از محلول هيپوكلريت سديم يك درصد به مدت 5 دقيقه ضدعفوني و پس از آن چندين بار با آب مقطر شسته شدند.

به‌منظور انجام آزمون جوانه­زني، كاغذ صافي در داخل هر پتری­دیش با قطر 9 سانتيمتر با آب مقطر مرطوب شده و 25 بذر روی آن قرار گرفت. سپس پتری­دیش‌ها داخل اتاقك رشد با دماهاي مورد نظر و رطوبت نسبی 50 درصد منتقل شدند. به­منظور حفظ رطوبت و تبادل حرارتي مناسب، پتری­دیش‌ها در طول دورة آزمايش به میزان مناسب مرطوب نگه‌داشته شدند. بذرها به‌طور روزانه بازبيني شدند و تعداد بذرهاي جوانه‌زده (داراي ريشه­چه­ای به­طول 1تا 2 میلی­متر و یا بیشتر) شمارش و ثبت گردید. کار شمارش بذور جوانه‌زده تا زمانی که جوانه­زنی ثابت شد و دیگر بذری جوانه نزد ادامه داشت (حدود 20 روز). سپس درصد، سرعت، زمان جوانه­زنی و دماهای کاردینال محاسبه گردید.

در محاسبه درصد جوانه­زنی (Gp) از رابطه 1 استفاده شد   :(Ranjbar et al., 2013)

                                                 (رابطه 1)                                                 GP = n/N.100  

در این رابطه n تعداد بذور جوانه‌زده وN  تعداد کل بذرها است .

اندازه­گیری سرعت جوانه‌زنی بذر با استفاده از رابطه 2 صورت گرفت(Alipoor and Mahmodi, 2016) :

  GR =∑ (Si/Di)                                              (رابطه2)

GR: سرعت جوانه‌زنی (تعداد بذر در روز)

Si: تعداد بذر جوانه‌زده در هر شمارش

Di: تعداد روز تا شمارش nام

متوسط زمان جوانه­زني بذرها(MGT)⁴  با استفاده از رابطه 3 محاسبه­گردید(Kheirkhah et al.,2013).

  MGT=Σfx.x/Σ fx                                                                            (رابطه 3)      

در این رابطه، fx: تعداد بذرهای جوانه‌زده در روز x و x : روز شمارش بذرها می­باشد.

یکنواختی جوانه‌زنی نیز از رابطه زیر به دست آمد   :(Alipoor and Mahmodi, 2016)  

 یکنواختی جوانه‌زنی = D90 - D10                                               (رابطه 4) 

   که در این رابطه D90  زمان تا رسیدن به 90 درصد جوانه­زنی و D10 زمان تا رسیدن به 10 درصد جوانه­زنی می‌باشد. مقادیر پایین آن حاکی از یکنواختی بیشتر و مقادیر بالای آن نشان دهنده یکنواختی کمتر جوانه‌زنی می‌باشد. 

برای تعیین دماهای کاردینال از رابطه زیر استفاده گردید :(Ansori et al., 2014)  

   R50= f (T) / eo                                                         رابطه 5) )        

که در آن f (T) تابع دما وeo  تعداد روز بیولوژیک (حداقل زمان از آب نوشی بذر تا جوانه‌زنی در شرایط دمایی مطلوب) مورد نیاز برای جوانه‌زنی می­باشد.

توابع دمایی مورد آزمون به شرح زیر می­باشد (Soltani et al., 2008):

1- تابع دندان مانند⁵ :

f(T) = (T- Tb)/(To1- Tb)     if   Tb < T ≤ To1                                             ) (رابطه 6                  

f(T) = (Tc - T)/(Tc- To2) if To2< T < TC                             (رابطه 7)                                                                     

   f(T)= 1 if To1≤ T≤ To2                                                                                                                          

                                   f(T) = 0 if T ≤ Tb or T ≥ Tc                                                                                                                                                                                                                                       

                                                         

2- تابع بتا⁶: 

f(T) = [[(T- Tb)/(To - Tb) ×(Tc - T)/(Tc- To)] (Tc - To)/(To- Tb) ] α                       (رابطه 8)

3- تابع دو تکه­ای⁷:

 f(T) = (T- Tb)/(To- Tb)     if     Tb < T ≤ To                                                    (رابطه 9)

 f(T) = 1- (T - To)/(Tc- To) if To≤ T < TC                                              (رابطه 10)       

 

               f(T)= 0       if T ≤ Tb or T ≥ Tc                                                                                                                                                                                                                                       

 

که در آن T : دما ، Tb: دمای پایه ، TO:دمای مطلوب، TO1:دمای مطلوب پایینی و TO2:دمای مطلوب بالایی، TC: دمای حداکثر و α : پارامتر شکل برای تابع بتا می­باشد.

تجزیه‌ و تحلیل داده­ها توسط نرم‌افزار SAS (نسخه 3/9) انجام شد و برای مقایسه میانگین‌ها از روش LSD استفاده گردید.

نتایج و بحث

تأثیر دما بر سرعت جوانه‌زنی

تجزیه واریانس داده‌های مربوط به‌سرعت جوانه‌زنی بذر نشان داد که بین سرعت جوانه‌زنی بذر در دماهای مختلف از لحاظ آماری اختلاف معنی‌دار (01/0p≤ ) وجود داشت (جدول1).

با افزایش دما از 5 تا 35 درجه سانتی‌گراد بر سرعت جوانه‌زنی افزوده شد تا در دمای 30 درجه سانتی­گراد حداکثر سرعت جوانه‌زنی به­دست آمد، ولی بین دمای 30 و 35 درجه سانتی‌گراد از لحاظ سرعت جوانه‌زنی اختلاف معنی‌داری وجود نداشت(شکل1). با افزایش دما از 35 به 40 درجه سانتی‌گراد سرعت جوانه‌زنی بذر هندوانه ابوجهل کاهش یافت به نحوی که در دمای 45 درجه سانتی‌گراد هیچ بذری جوانه نزد (جدول2).

به نظر می‌رسد که با افزایش دما سرعت جوانه‌زنی حداقل در یک دامنه دمایی مناسب به‌طور خطی افزایش می‌یابد، ولی در دماهای بالاتر افت شدیدی نشان می‌دهد. دما سرعت واکنش‌های شیمیایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد و از آنجا که جوانه‌زنی شامل فرآیندهای آنزیمی متعددی از نوع کاتابولیسم و آنابولیسم می‌باشد، بنابراین به­شدت نسبت به دما واکنش نشان می‌دهد. در نتیجه سرعت جوانه‌زنی پایین در دماهای کم را می‌توان به پایین بودن سرعت واکنش‌های متابولیسمی در این محدوده دمایی نسبت داد .(Sarmadnia and koochaki, 2007) در پژوهش صورت گرفته روی جوانه‌زنی بذر گیاهان دارویی ملاحظه شد که افزایش دما تا محدوده 30 درجه سانتی‌گراد سبب افزایش سرعت جوانه‌زنی و افزایش دما بیشتر از 30 درجه سانتی‌گراد سرعت جوانه‌زنی بذور را کاهش داده است (Najafi et al., 2007).              

جوانه‌زنی سریع احتمال خروج به­موقع ریشه‌چه از بذرها و استفاده از رطوبت خاک و همچنین استقرار بهتر گیاهچه را در گیاهان دارویی را افزایش می‌دهد.

 

­­­­­   ­ ­­

شکل ا- سرعت جوانه­زنی بذر هندوانه ابوجهل در دماهاي مختلف

 

­

شکل2- پاسخ سرعت جوانه­زنی بذر هندوانه ابوجهل به سطوح مختلف دمائی در مدل های مختلف

 

 

 

 

 

 

جدول1 :تجزيه واريانس ویژگی­های جوانه‌زنی بذر هندوانه ابوجهل در شرايط اعمال دماهاي مختلف 

 

میانگین مربعات								درجه آزادی		منابع تغییر
درصد جوانه­زنی		متوسط زمان جوانه‌زنی		یکنواختی جوانه‌زنی		سرعت جوانه‌زنی
3611**		69.2**		17.4**		4.83**		8		دما
3.11	0.149		0.35		0.028		27		خطا
4.88	9.20		14.1		13.2				ضریب تغییرات

             ** معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد                                       

 

تأثیر دما بر درصد جوانه‌زنی

طبق نتایج حاصله (جدول 1)، تأثیر دما بر درصد جوانه معنی‌دار بود (01/0 ≥ p). نتایج مقایسه میانگین‌ها نشان داد که حداکثر جوانه‌زنی در دمای 30 درجه سانتی‌گراد (70 درصد) به دست آمد و کم‌ترین درصد جوانه‌زنی مربوط به دمای 15 و 40 درجه سانتی‌گراد بود. در دمای 5، 10 و 45 درجه سانتی‌گراد جوانه‌زنی مشاهده نشد(شکل3). علت توقف جوانه‌زنی در دمای حداکثر، احتمالاً تغییر ماهیت پروتئین‌های ضروری جوانه‌زنی می‌باشد، دماهای بالا علاوه بر کاهش سرعت جوانه‌زنی سبب از بین رفتن بذر نیز می‌شود) .(Zangoie et al., 2012 

جوانه زنی بذر مجموعه­ای از فعل و انفعالات بیوشیمیایی است که عمدتا به دما و رطوبت بستگی دارد، به طوری که کاهش فعالیت­های آنزیمی در دماهای پایین و خسارت آنزیم­ها در دماهای بالا علت اصلی کاهش درصد جوانه زنی در خارج از محدوده دمایی مطلوب گیاهان می­باشد. اگر بذرها در دمای مناسب جوانه­زنی قرار نداشته باشند برای شروع جوانه زنی به زمان بیشتری نیاز دارند. دماهای خارج از محدوده دمایی مطلوب برای جوانه­زنی علاوه بر کاهش درصد جوانه­زنی سبب افزایش مدت زمان رسیدن به درصدهای مختلف جوانه­زنی بذرهای این گیاه شد. سرعت بالای جوانه­زنی امکان استفاده به موقع از رطوبت خاک و استقرار موفق گیاهچه­ها را فراهم می­نماید( Nozarpour et al,.  2016 ).

به‌طورکلی یکی از مزایای افزایش درصد جوانه‌زنی بذر گیاهان، افزایش تراکم بوته در واحد سطح و نهایتاً افزایش عملکرد است. دما به­دلیل اثری که بر خواب، سرعت جوانه‌زنی و سرعت رشد ریشه‌چه و ساقه چه دارد، درصد جوانه‌زنی نهایی بذرها را در گیاهان مختلف تحت تأثیر قرار می‌دهدet al,. 2008) .(Poortousi 

 

 

            شکل3- مقایسه میانگین درصد جوانه­زنی بذرهندوانه ابوجهل در دماهاي مختلف

 

تأثیر دما بر یکنواختی جوانه‌زنی

طبق نتایج تجزیه واریانس(جدول1) اثر دما بر یکنواختی جوانه‌زنی بذر هندوانه ابوجهل معنی‌دار (01/0≥ p) بود. با افزایش دما از 5 تا 40 درجه سانتی‌گراد، یکنواختی جوانه‌زنی افزایش یافت. بیشترین یکنواختی جوانه‌زنی از دمای 40 درجه سانتی‌گراد و کم‌ترین آن از دمای 25 درجه سانتی‌گراد به دست آمد. روند افزایش دما از 15 درجه سانتی‌گراد تا 25 درجه سانتی‌گراد باعث کاهش یکنواختی جوانه‌زنی بذر شد، ولی افزایش دما از 30 تا 40 درجه سانتی‌گراد یکنواختی جوانه‌زنی بذور را افزایش داد. بین دماهای 30 و 35 درجه سانتی‌گراد و دماهای 20 و 25 درجه سانتی‌گراد از نظر یکنواختی جوانه‌زنی اختلاف معنی‌داری وجود نداشت (شکل4).

بیشترین افزایش یکنواختی جوانه‌زنی با افزایش دما از 35 به 40 درجه سانتی‌گراد به دست آمد. افزایش یکنواختی جوانه‌زنی بذر در دماهای پایین حاکی از اثرات نامطلوب دماهای پایین بر سرعت بخشی از فرآیندهای بیوشیمیایی جوانه‌زنی (تجزیه ذخایر غذایی و رشد گیاهچه) است.

در حقیقت یکنواختی جوانه‌زنی طول مرحله خطی در منحنی درصد تجمعی جوانه‌زنی در مقابل زمان را نشان می‌دهد، هرقدر طول این مرحله کوتاه‌تر باشد جوانه‌زنی از همزمانی بیشتری برخوردار است. برعکس طولانی بودن این مرحله نشان می‌دهد که بذرها به‌طور همزمان جوانه نزده‌اند، بلکه جوانه‌زنی آن‌ها در دوره زمانی طولانی­تری صورت گرفته است. جوانه‌زنی غیر همزمان در مدت طولانی‌تر با احتمال بیشتر حمله بیماری‌های خاکزی به بذر و گیاهچه روبرو هستند و سبب کاهش استقرار کامل گیاهچه­ها خواهد شد. سایر تحقیقات نیز نشان داده است که معمولاً بیشترین یکنواختی جوانه‌زنی بذر گیاهان در دماهای بالا صورت می‌گیرد( .(Zeinali, 2001 ; Latifi, 2004

 

                              شکل4- اثر دما بر یکنواختی جوانه­زنی بذر هندوانه ابوجهل

تأثیر دما بر میانگین زمان جوانه‌زنی

بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از تجزیه و تحلیل داده‌ها (جدول 1) اختلاف میانگین زمان جوانه‌زنی در دماهای مختلف معنی‌دار بوده (01/0p≤)، به‌طوری که با افزایش دما از 5 درجه به 40 درجه سانتی‌گراد متوسط زمان جوانه‌زنی بذر به‌طور معنی‌داری کاهش یافت (جدول 2).

بیشترین زمان جوانه‌زنی مربوط به دمای 15 درجه سانتی‌گراد (75/9 روز) و کم‌ترین زمان جوانه‌زنی بذور مربوط به دمای 40 درجه سانتی‌گراد (52/5 روز) بود. اختلاف معنی‌داری از نظر میانگین زمان جوانه­زنی بذر بین دماهای 15 و 20 درجه سانتی‌گراد و همچنین بین دماهای 30 و 35 درجه سانتی‌گراد مشاهده نشد (شکل 5).

 

 جدول 2: مقایسه میانگین اثر دماهای مختلف بر ویژگی­های جوانه زنی بذر هندوانه ابوجهل

درصد جوانه‌زنی	میانگین زمان جوانه‌زنی (روز)	یکنواختی جوانه‌زنی	سرعت جوانه‌زنی(تعداد/ روز(	دما (درجه سانتی­گراد)
0g	0f	0e	0e	5
0g	0f	0e	0e	10
46e	9.75a	4.04b	1.45c	15
53d	9.73a	4.90a	1.41cd	20
63c	8.80b	5.04a	1.82b	25
70a	4.48e	3.39bc	2.80a	30
67b	6.31c	2.98c	2.73a	35
26f	5.52d	1.91d	1.20d	40
0g	0f	0e	0e	45
2.56	0.56	0.86	0.24	LSD 5%

      در هر ستون میانگین‌های دارای حروف مشترک اختلاف معنی­داری با یکدیگر ندارند.                                           

  

جوانه‌زنی بذر فرایند پیچیده‌ای است که در آن واکنش‌های بیوشیمیایی زیادی دخالت دارند و این واکنش‌ها تحت تأثیر آنزیم‌ها هستند در نتیجه افزایش دما با افزایش سرعت فعالیت‌های آنزیمی باعث افزایش سرعت جوانه‌زنی شده و مدت زمان لازم برای خروج گیاهچه از بذر را کاهش می‌دهد(Alipoor and Mahmodi,2016).

 

 

­­­­

                                 شکل5- اثر دما بر میانگین زمان جوانه­زنی بذر هندوانه ابوجهل

 

دماهای کاردینال جوانه‌زنی

دماهای کاردینال جوانه‌زنی بذر هندوانه ابوجهل بر اساس توابع دمایی مختلف در جدول 3 نشان داده شده است. بر این اساس دمای پایه 12 درجه سانتی‌گراد، دمای بهینه بین 30 تا 5/34 درجه سانتی‌گراد و دمای بیشینه حدود 45 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. در این بررسی، میانگین روز بیولوژیک (تعداد روز مورد نیاز برای جوانه‌زنی تحت شرایط دمای مطلوب) 5/2 روز بود.

.    جدول 3: مقادیر دماهای کاردینال جوانه‌زنی هندوانه ابوجهل بر اساس توابع دندان­مانند، بتا و دوتکه­ای          

دمای­ کاردینال (درجه سانتی­گراد)	تابع دندان مانند	انحراف معیار	تابع بتا	انحراف معیار	تابع دوتکه­ای	انحراف معیار
دمای پایه	12	3.99±	12	3.82±	12	2.35±
دمای مطلوب تحتانی	29.2	1.49±	---	----	---	---
دمای مطلوب فوقانی	34.5	2.59±	30	3.37±	30	3.72±
دمای حداکثر	44.8	1.66±	45	1.9±	45	3.69±
روز بیولوژیک	2.8	0.51±	2	2.76±	91/2	0.62±

 

از آنجا که گیاهان خانواده کدوئیان عمدتاً با آب‌وهوای گرم سازگار هستند. بنابراین بسیاری از آن­ها برای جوانه­زنی به دماهای نسبتاً بالا نیاز دارند (Nerson, 2007). محدوده دمای جوانه­زنی برای این گیاهان از 15 تا 45 درجه سانتی­گراد می­باشد که با توجه به نوع گیاه و رقم متفاوت می­باشد، ولی در بیشتر مطالعات دمای مطلوب جوانه‌زنی برای این گیاهان در محدوده 20 تا 30 و حداقل آن 15 و حداکثر آن 38 درجه سانتی­گراد گزارش شده استet al., 2007)  .(Milani کورتار(Kurtar, 2010) گزارش کرد که بذر اکثر گیاهان خانواده کدوئیان (انواع کدو، خیار و خربزه) در دمای 12 درجه سانتی­گراد به میزان قابل توجهی جوانه می‌زنند اما هندوانه برعکس سایر گیاهان این خانواده برای جوانه­زنی به دمای حداقل 15 درجه سانتی­گراد نیاز دارد.

با توجه به این­که هندوانه ابوجهل نیز از خانواده کدوئیان و بومی مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری است، دماهای کاردینال آن نیز در محدوده بیشتر گیاهان این خانواده قرار دارد.

نتیجه­گیری

نتایج این تحقیق نشان داد بذرهای هندوانه ابوجهل در صورت شکسته شدن خواب قادرند در شرایط آزمایشگاهی تا 70 درصد جوانه بزنند. با افزایش دما تا 30 درجه سانتی­گراد سرعت جوانه زنی، درصد جوانه زنی و یکنواختی جوانه زنی افزایش یافت و پس از آن روند کاهشی داشت. دمای پایه، مطلوب و بیشینه این گیاه به ترتیب 12، 30 و 45 درجه سانتی‌گراد می­باشد.

 

 

منابع       

Adam, N.R., Dierig, D.A., Coffelt, T.A. and Wintermeyer, M.J. 2007. Cardinal  temperatures for germination and early growth of two Lesquerella species. Industrial Crops  and  Products, 25: 24-33. 

Alipoor, Z. and Mahmodi, S. 2016. Determination of cardinal temperatures and respons of Securigera securidaca L. to different temperatures of germination. Iranian Journal of Seed Research, 2(2) :137-147. 

Bannayan, M., Najafi, F., Rastgoo, M. and Tabrizi, L. 2006. Germination properties of some wild medicinal plants from Iran. Journal Seed Technology, 28: 80-86. 

Ghahraman, A., 1991.Color Flora of Iran. Research Institute of Forests and Rangelands Publications. Botany Department. Tehran. 

Jami Al-Ahmadi, M. and Kafi, M. 2007. Cardinal temperatures for germination of Kochia scoparia L. Journal of Arid Environments, 68: 308-314. 

Kamkar, B. Zolfagharnejad, H. Khalili, N. 2015. Quantifying of germination rate response to temperature of three sunflower varieties using nonlinear regression models. Journal of Plant Production, 22(2): 119-136. 

Kherikhah, M., Koochaki, A., Rezvani Moghaddam, P. and Nassiri Mohallati, M.2013. Determination of Cardinal Temperature of seed germination of Zizphora (Ziziphora      clinopodioides) as a medicinal plant. Iranian Journal of Field Crops Research, 11(49): 543-550. 

 Koochaki, A.,  Azizi, G. 2005. Effect of different treatments on breaking dormancy of Teucrium polium. Iranian Journal of Field Crops Research, 3(1):81-88. 

Kurtar, E.S. 2010. Modelling the effect of temperature on seed germination in some cucurbits. African Journal of Biotechnology, 9(9): 1343-1353. 

Latifi, N., Soltani, A., and Spanner, D. 2004. Effect of temperature on germination components in Canola cultivars. Iranian, J. Agric. Sci., 35(2): 313-321. 

Milani, E., Seyed, M., Razavi, A., Koocheki, A., Nikzadeh,V., Vahedi, N. and GholamhosseinPour, A. 2007. Moisture dependentphysical properties of  cucurbit seeds. International Agrophysics, 21: 157-168. 

Mozaffarian, v. 2000. Flora Yazd. Yazd Publishing. Yazd. 

Najafi, F., Koocheki, A., Rezvani Moghaddam, P. and Rastgoo, M. 2007. Evaluation of seed germination characteristics in Nepeta binaludensis, a highly endangered medicinal plant of Iran. Iranian Journal of Field Crops Research, 4(2): 385-392. 

Nerson, H. 2007. Seed production and germinability of cucurbit crops. Seed Science and Biotechnology, 1: 1-10. 

Nozarpour, E.,  Tavakkol Afshari, R., Elias Soltani, E. and Majnoun Hosseini, N. 2016. Determination of cardinal temperatures of lemon balm (Melissa officinalis L.) seeds in response to temperatures and water potentials. Iranian Journal of Crop Sciences, 47(3): 341-351.

Portoosi, N., Rashed Mohasel, M. H. and  Ezadi Darbandi, E. 2008. Germination characteristics and cardinal temperatures of lambsquarter, purselane and crabgrass.  Iranian Journal of Field Crops Research, 6(2): 255-361. 

Ranjbar, f., koocheki, A., Nassiri Mahalati, M. and kamayestani, n. 2013.Cardinal temperatures and germination properties of fennel (foeniculum vulgar). Seed research, 3(3): 61-68. 

Salk, A., Arın, L., Deveci, M., and Polat, S .2008. Special vegetable growing. In Turkish, Tekirdag, p.488, ISBN 978-9944-0786-0-3. 

Sarmadnia, GH.H. and koochaki, A. 2007.Plant physiology. Publications Jahad Daneshgahi Mashhad.400pp.

 Soltani, E., Galeshi, S., Kamkar, B. and Akram-Ghaderi, F. (2008). Modeling seed aging effects on the response of germination to temperature in wheat. Seed Science and Biotechnology, 2, 32-36.

Zangoie, M., Parsa, S.,  Mahmoodi, M. and Jami Al-Ahmadi, M. 2012. Evaluation of cardinal temperature for germination of asafoetida (Ferula assafoetida L.) seeds. J. of Plant Production, 19(3): 193-202. 

Zeinali, E., Soltani, A., Galeshi, S., and Sadati, S.J. 2001. Cardinal temperatures, response to temperature and range of thermal tolerance for seed germination in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. J. Plant Prod., 3(3): 23-42. 

 

 

 

Study of seed germination properties and determination of cardinal temperatures of Bitter                   Apple ( Citrullus colocynthis L.) as a medicinal plant   

 

Abstract

Bitter apple (Citrullus colocynthis) is one of the medicinal plant that grows in semi-arid and desert condition which have been used in traditional medicine. There is a few research on cardinal temperatures of Bitter apple in the literature. In order to determine Germination characteristics and cardinal temperatures for Bitter apple, a laboratory experiment was down in petri dish based on completely randomized design with four replications. The experimental treatments were nine different temperatures (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 °c). The measured traits were germination percentage, germination rate and mean germination time. Cardinal temperature was calculated using dental, dual, and beta functions. The results showed that with increasing temperature up to 30 ° C, percentage and germination speed increased. The highest germination percentage (70%) and germination rate (2.8 seeds / day) were observed at 30 ° C. The lowest germination time (4.48 days) was observed at 30°C. The base, favorite and maximum temperatures (cardinal temperatures) for this plant were12, 30 and 45 °c, respectively. 

 

Key words: germination rate, Bitter Apple, Maximum temperature, Cardinal temperatures

17

 

---

[1] .base temperature 

[2] .optimum temperature 

[3] .maximum temperature 

[4] . Mean Germination Time

[5] . Dent- like function

[6] . Beta function 

[7] . Segmened function 

---