تاثیر مواد تنظیم کننده رشد گیاهی بر شکست خواب بذرهای گیاه خارمریم ( Silybum marianum L.)

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

-

چکیده

هدف: گیاه خار مریم (Silybum marianum) متعلق به تیره کاسنی و از گیاهان مرتعی ایران، جایگاه شناخته شده ای در طب سنتی دارد ولی بذرهای این گیاه دارای خواب می باشند. تحقیق حاضر به بررسی موثرترین تیمار هورمونی برای تحریک جوانه زنی بذرهای این گیاه می پردازد.
مواد و روش‎ها: بذرها با غلظت‌های 100، 250، 500 و 1000 پی پی ام هورمون‌های کینیتین، اکسین، اسید جیبرلیک و غلظتهای 5/0 و 1 پی پی ام 24-اپی براسینولید در دو مدت زمان 24 و 48 ساعت تیمار شدند. تیمار اسید جیبرلیک (500 پی پی ام) توأم با پیش سرما به مدت (5، 10 و 15 روز) نیز انجام شد.
نتایج: همه تیمارها به طور معنی داری جوانه زنی دانه در خار مریم را افزایش دادند طوری که موثرترین تیمار اسید جیبرلیک (500 پی پی ام) بود که سبب افزایش جوانه‌زنی دانه ها تا 70 درصد گردید. غلظت های 100 پی پی ام کینیتین و اکسین و 5/0 پی پی ام 24 اپی براسینولید در 24 ساعت جوانه زنی بذرها را به ترتیب 40، 38 و 60 درصد افزایش دادند. همچنین تیمار توام اسید جیبرلیک (500 پی پی ام) و سرمادهی (5 روز) نیز جوانه زنی بذرها را تا 60 درصد ارتقا بخشید.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد که اسید جیبرلیک (500 پی پی ام) برای شکست خواب بذر گیاه خارمریم بهترین تیمار است.
 

کلیدواژه‌ها


مقدمه

خارمریم (Silybum marianum) گیاهی دو ساله، بدون کرک، خاردار و متعلق به تیره کاسنی (Asteraceae) است. ساقه این گیاه دارای شیارهای طولی  با شاخه‌های نسبتا ضخیم است که منتهی به یک  کپه سبز می‌شود. برگ‌های این گیاه، بزرگ و دارای لکه‌های سفید دراطراف رگبرگ‌هاست. گل آن صورتی -ارغوانی رنگ، مژک‌دار و خاردار است  که هر یک منتهی به یک زایده وسیع و سرنیزه‌ای  می‌باشد.  در ایران انتشار این گیاه در مناطقی همچون گنبدکاووس، دره هراز، دشت مغان، ملاثانی اهواز، شوش، ایذه و کازرون گزارش شده است (1). گیاه خارمریم علاوه بر جایگاه اکولوژیکی درتشکیل گستره‎هایی از پوشش گیاهی، در طب سنتی نیز از دیرباز ارزشمند بوده است. اخیرا تحقیقات جدید پزشکی افق‎های روشن و امید بخشی را در مورد خواص دارویی این گیاه آشکار کرده است. معلوم شده است. مهم‎ترین ماده بیولوژیکی فعال خارمریم به نام "سیلی بینین" همراه با دیگر فلاوونوئیدهای موجود در عصاره این گیاه در درمان بیماری‎های کبدی همچون سرطان کبد موثر می باشد (2 و 3). با این‎حال، وجود پدیده خواب در مراحل اولیه جوانه‎زنی بذرهای این گیاه، کشت آن را به‎منظور استفاده‎های دارویی یا احیای مراتع با دشواری روبرو ساخته است. بر طبق گزارش انجمن بین المللی آزمون بذر (ISTA) (4) خواب بذر در بیشتر گونه‌های تیره کاسنی از نوع خواب فیزیولوژیکی است که با نسبت نامناسب هورمون‌های تحریک‌کننده و بازدارنده جوانه‌زنی بذر مرتبط است. بر طبق پیشنهادهای این سازمان یکی از روش‌های فایق آمدن بر خواب این گیاهان، تیمار بذر با تنظیم کننده‎های رشد گیاهی می‌باشد. این ترکیبات با تاثیر بر بخش‎های مختلف بذر،  بر خواب و جوانه زنی آن موثر می‎باشند. خواب رویان توسط نسبت بالای اسید آبسزیک (ABA)   به جیبرلین (GA) ایجاد می‎شود، و این درحالی است که حساسیت دانه به ABA بالا و نسبت به GA پایین است. برای رهایی دانه از این نوع خواب و شروع جوانه‎زنی نیاز به تغییر در بیوسنتز هورمون‎ها و کاهش نسبت ABA/GA می‎باشد که همراه با کاهش حساسیت به ABA و افزایش حساسیت به GA رخ می‎دهد.ABA  خواب رویان و GA جوانه زنی بذر را کنترل می‎کنند (5). جیبرلین ها از جمله فیتوهورمون‎هایی هستند که در کنترل و تسریع جوانه‎زنی مستقیما دخالت دارند. جیبرلین‎ها رشد سلول را با افزایش ضریب کشسانی دیواره‎ی سلول تامین می‎کنند. متعاقب آن جیبرلین  باعث هیدرولیز نشاسته و تبدیل آن به قند می‎شود. این امر باعث کاهش پتانسیل آب سلول و در نتیجه تسهیل ورود آب به درون سلول می‎شود. به دنبال این فرآیند طویل شدن سلول رخ می‎دهد. از طرف دیگر، براسینواستروئیدها (BRs)  به عنوان یک گروه جدید از تنظیم‌کننده‌های رشد دارای اثرات زیستی قابل توجه بر گیاهان هستند. اخیرا تاثیر این مواد بر تحریک جوانه‌زنی بذرهای غیرخواب شناخته شده است. گزارش شده است که تیمار بذرهای تنباکو (6)، اکالیپتوس (7)، گندم (8)، گل جالیز (9) و کلزا (10) با براسینواستروئیدها، باعث بهبود و افزایش درصد جوانه‌زنی آن‎ها می‎شود. معلوم شده است تیمار بذرها با براسینواستروئیدها باعث جوانه‌زنی موتانت‌های آرابیدوپسیس می‌شود که در مسیر سنتز جیبرلین نقص دارند (11). البته براسینواستروئیدها باعث مهار اثرات منفی ABA روی جوانه‌زنی نیز می‌‎گردند (12). با این وجود هنوز اطلاعات روشنی در مورد نقش این هورمون بر شکست خواب بذرها در دست نیست.

منابع متعددی به اثر سیتوکینین‌ها (یا کینتین - Ki- به عنوان یک سیتوکینین مصنوعی) در بر طرف نمودن خواب بذر اشاره داشته‌اند (13، 14و 15). به عنوان مثال مشخص شده است که سیتوکینین‌ها می توانند عمل بازدارندگی ABA بر رویش بذر کرفس را برطرف نمایند (16). سیتوکینین‌ها با تحریک سنتز DNA و RNA در دانه‌ها، رشد و تقسیم سلولی در رویان دانه را تسهیل نموده و به جوانه‌زنی کمک می‌کنند و یا با افزایش فعالیت α- آمیلاز و هیدرولیز نشاسته و یا با افزایش نفوذپذیری غشا سیتوپلاسمی و در نتیجه انتقال سریع‎تر مواد بر روی جوانه‌زنی اثرگذار هستند (17).

برخی منابع تاثیر اکسین (IAA)  را بر شکست خواب بذر ناچیز می‌دانند، اما عده‎ای از محققان معتقدند اکسین نیز می‎تواند در تحریک جوانه‌زنی بذرها نقش داشته باشد (18و 19). به نظر می‌رسد اکسین نقش مهم‌تر را در رویان‏ ‌زایی ایفا نماید. اکسین بیان کاتالاز را در اسکوتلوم دانه‌های ذرت جوانه زده تنظیم می‎کند (20). وابستگی بین اکسین، خواب دانه و جوانه‌زنی در گیاه گندم نیز گزارش شده است (21)، به صورتی که افزایش اکسین آزاد قبل از شروع رشد ریشه بوده و همزمان با شروع تورم و طی جذب آب می‎باشد. گزارش شده است که اکسین طی جوانه زنی دانه‎های گیاه کاج اسکاتلندی از جایگاه‎های ذخیره‎ای خود آزاد می‎گردد (22).

در تحقیق حاضـر تحریک جـوانه زنی بـذرهای گیـاه خارمریم از

طریق تاثیر مواد تنظیم کننده رشد بر شکست خواب آن‎ها بررسی شده است.

 

مواد و روش‌ها

بذر گیاه خارمریم (L. Silybum marianum) از شرکت پاکان بذر خریداری شد. پس از جدا کردن بذرهای یکسان از نظر اندازه، بذرها با سدیم هیپوکلریت 10 درصد (برای مدت زمان 10 دقیقه) ضدعفونی شدند و پس از چندین بار شستشو با آب مقطر استریل برای اعمال تیمارها مورد استفاده قرار گرفتند. با انجام آزمایش‌های اولیه (در شرایط رطوبت کافی و دمای 20 درجه سانتی‌گراد) معلوم شد که بذرهای تازه و دارای قوه نامیه خارمریم در شرایط ذکر شده (که اکثر بذرها در آن جوانه می‎زنند) قادر به جوانه‌زنی نیستند (بیش از 98 درصد بذرهای مذکور در این شرایط جوانه نزدند) و به عبارت دیگر این بذرها در مرحله خواب به سر می برند. در این تحقیق به منظور افزایش جوانه‌زنی بذرها تناوب نوری و دمایی (8 ساعت نور و دمای 2±27 /16 درجه سانتی‎گراد ساعت تاریکی و دمای 1±21 درجه سانتی‎گراد) نیز رعایت گردید. برای ایجاد شرایط مربوط به تاریکی از دستگاه انکوباتور و برای 8 ساعت روشنایی ظروف پتری در محیط آزمایشگاه و در مجاورت نور خورشید قرار داده شدند. در این سری آزمایش‎ها طبق جدول 1 تیمارها اعمال گردید. تیمارهای هورمونی بدین ترتیب اجرا شدند: پس از توزین مقادیر مورد نیاز از هورمون‌ها با ترازوی حساس(001/0±) و سپس حل نمودن آن‎ها به‎طور جداگانه در چند قطره اتیل الکل (10 درصد) (برای هورمون‎های اسید جیبرلیک، اکسین و  24-اپی براسینولید)، و سود 1/0 نرمال (برای هورمون کینیتین)، با کمک آب مقطر استریل غلظت‌های مورد نظر تهیه شد. سپس بذرهای ضدعفونی شده به طور جداگانه و در زمان‌های مجزای 24 و 48 ساعت و در انکوباتور (1±21 درجه سانتی‎گراد) تحت تیمارهای هورمونیبا غلظت‌های فوق‌الذکر قرار گرفتند. پس از طی شدن این زمان‎ها، بذرها به تعداد 30 عدد در ظروف پتری استریل و در سه تکرار (برای هر تیمار) چیده شدند. در آزمایش دیگر اثر تلفیقی ‌سرمادهی مرطوب (در دمای 2 درجه سانتی‌گراد) و اسید جیبرلیک (با غلظت 500 پی پی ام - این غلظت بهترین اثر را بر جوانه زنی بذرهای گیاه خارمریم داشت) در سه زمان مختلف ( 5، 10 و 15 روز) در سه تکرار بررسی شد. در این آزمایش بذرهای ضد‌عفونی شده درون پلیت مرطوب شده با اسید جیبرلیک در کیسه نایلون در دمای 2 درجه سانتی‌گراد درون یخچال قرار داده شدند. بعد از طی شدن مدت زمان‌های مذکور، بذرها به ظروف پتری‌حاوی کاغذ صافی مرطوب (واتمن 42) منتقل شدند.


 

جدول 1: تیمارهای اعمال شده (در غلظتها و زمانهای معین)

زمان اعمال تیمار

غلظتهای مورد استفاده

تیمار

24 و 48 ساعت

100، 250، 500 و 1000 پی پی ام

اسید جیبرلیک

24 و 48 ساعت

100، 250، 500 و 1000 پی پی ام

کینتین

24 و 48 ساعت

100، 250، 500 و 1000 پی پی ام

اکسین

24 و 48 ساعت

5/0 و 1 پی پی ام

24-اپی براسینواستروئید

5، 10 و 15 روز

500 پی پی ام

تیمار تلفیقی اسید جیبرلیک و سرمادهی

 


نخستین شمارش جوانه‌زنی در سومین روز و آخرین شمارش 24 روز پس از اعمال تیمارها انجام گرفت. بذرهایی که ریشه‌چه آن‌ها قابل رویت بود (یعنی طولی در حدود 2 میلی متر داشت)، به عنوان بذر جوانه ‌زده شمارش و نتایج یادداشت شد. سپس با استفاده از دو فرمول زیر به ترتیب درصد و سرعت جوانه‌زنی محاسبه گردید (23):

100 × ( تعداد کل بذرها /تعداد بذر جوانه‌زده) = درصد جوانه‌زنی

(روز nام/ تعداد بذر جوانه‌زده در روز nام ) Σ = سرعت جوانه‌زنی

علاوه بر این، مطالعات مورفولوژی (اندازه‌گیری محور زیر لپه و طول ریشه‌چه) نیز روی بذرها صورت گرفت. برای محاسبه طول ریشه‌چه و محور زیر لپه از دانه رست‎هایی که لپه آن‎ها از پوسته دانه خارج شده بود استفاده شد (این اندازه‌گیری با خط‌کش میلی‎متری انجام گرفت). در هر تکرار میانگین طول ریشه‌چه و محور زیر لپه محاسبه و بر اساس واحد میلی‌متر یادداشت شد و تجزیه و تحلیل‌ آماری بر اساس طرح کامل تصادفی صورت گرفت. تجزیه و تحلیل‌های آماری بر اساس آزمون فاکتوریل و طرح کاملا تصادفی صورت گرفت. برای ارزیابی پیش‌ تیمارهای مورد استفاده در این تحقیق روی پارامترهای اندازه‌گیری شده (درصد و سرعت جوانه‌زنی)، همه داده‌های به دست آمده با استفاده از نرم‌افزار Excel و  SASتحت آنالیز ANOVA قرار گرفتند و اختلاف میانگین‌ها با روش LSD (01/0 P<و 05/0P<) مقایسه شدند.

 

نتایج

تیمار اسید جیبرلیک

نتایج تاثیر متقابل غلظت‌های مختلف هورمون اسید جیبرلیک(0، 100، 250، 500 و 1000 پی پی ام ) و مدت زمان فرو بردن در هورمون (24 و 48 ساعت) بر بذرهای گیاه خارمریم مشخص کرد که برای صفات مورد ارزیابی (درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ساقه چه و ریشه چه)، بین تیمارهای هورمونی اختلاف کاملاً معنی‌دار وجود دارد (01/0p<)، اگرچه استفاده هورمون در دو سطح زمانی 24 و 48 ساعت تفاوت معنی‎داری نشان نداد. همان‌طور که در شکل 1 مشاهده می‌شود تمامی غلظت‎های مورد استفاده هورمون اسید جیبرلیکاثری مثبت بر جوانه زنی بذرهای این گیاه داشتند. در تمامی غلظت‎ها از 100 تا 500 پی پی ام مرتبا بر درصد جوانه زنی بذرهای مذکور افزوده شد، به‎طوری که در غلظت 500 پی پی ام بهترین نتیجه یعنی 70 درصد جوانه‎زنی به دست آمد. مطابق شکل 1 بیشترین سرعت جوانه‌زنی نیز برای همین غلظت به ‌دست آمده است (4 عدد بذر جوانه زده در روز). اما در غلظت 1000پی پی ام تا اندازه‎ زیادی از درصد و سرعت جوانه‎زنی کاسته شد و بیشترین طول ریشه‌چه (4/38 میلی‌متر) و بیشترین طول ساقه‌چه (6/8 میلی‌متر) در نمونه شاهد مشاهده شد.

 

 

   

الف

ب

 

ج

شکل 1: اثر متقابل غلظتهای هورمون اسید جیبرلیک و زمان (24 و 48 ساعت) بر الف) درصد جوانه زنی، ب)سرعت جوانه‌زنی و ج) طول ساقهچه در بذرهای خارمریم (Silybum marianum). حروف غیر یکسان بر روی ستونها مبین وجود تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد آزمون LSD است. بار عمودی: میانگین سه تکرار ± خطای معیار.

 


 

تیمار 24-اپی براسینولید

 بررسی تاثیر هورمون 24-اپی براسینولید (در سه غلظت 0، 5/0 و 1 پی پی ام )، بر گیاه خارمریم نشان داد که اثر متقابل غلظت هورمون و مدت زمان فرو بردن در هورمون (24 و 48 ساعت) بر روی درصد و سرعت جوانه‌زنی و طول ساقه‎چه و ریشه‎چه کاملا معنی‌دار است (01/0p<). بیشترین درصد جوانه‌زنی (60 درصد) در تیمار با این هورمون، در غلظت 5/0 پی پی ام و مدت زمان 24 ساعت مشاهده ‌شد (شکل 2). با افزایش غلظت از 5/0 به 1 پی پی ام از این هورمون تفاوت معنی‎داری در درصد و سرعت جوانه‎زنی حاصل نشد، اما تغییر مدت زمان تیمار از 24 به 48 ساعت به طور همسان برای هر دو غلظت یاد شده باعث کاهش چشمگیری (تقریبا تا نصف) در درصد و سرعت جوانه‎زنی شد. با این وجود بیشترین سرعت جوانه‌زنی (4عدد بذر جوانه زده در روز) مربوط به غلظت 1پی پی ام هورمون مذکور و مدت زمان 24 ساعت بود (شکل 2).

 

   

الف

ب

شکل 2: اثر متقابل غلظتهای هورمون 24-اپی براسینولید و زمان (24 و 48 ساعت) بر الف) درصد جوانه‌زنی، ب)سرعت جوانه‌زنی بذرهای خارمریم (Silybum marianum). حروف غیر یکسان بر روی ستونها مبین وجود تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد آزمون LSD است. بار عمودی: میانگین سه تکرار ± خطای معیار


تیمار تلفیقی سرمادهی و اسید جیبرلیک

طبق نتایج به ‌دست آمده از اثر تلفیقی سرمادهی(2 درجه سانتی‎گراد) و اسید جیبرلیک (500 پی پی ام) در مدت زمان‌های 5، 10 و 15 روز بر بذرهای خواب گیاه خار مریم مشخص شد که تاثیر این تیمار بر درصد و سرعت جوانه‌زنی کاملا معنی‌دار است (01/0p<). اما بر پارامترهای طول ریشه چه و ساقه چه اثر معنی‎داری نداشت. از بین تمام تیمارهای این سری، بهترین نتیجه مربوط به سطح زمانی 5 روز بود که باعث افزایش جوانه‌زنی به میزان 60 درصد شد (شکل 3). بالاترین میزان سرعت جوانه‌زنی یعنی 2/3 عدد بذر جوانه زده در روز نیز مربوط به همین تیمار بود (شکل 3).

تیمار کینیتین

نتایج تحقیق حاضر نشان داد که اثر هورمون کینیتین (در دو زمان 24 و 48 ساعت) بر درصد و سرعت جوانه‌زنی و طول ساقه چه کاملا معنی‌دار است (01/0p<). با این وجود، از بین تمام غلظت‎های به کار رفته کینتین (0، 100، 250، 500 و 1000 پی پی ام) تنها غلظت 100 پی پی ام آن (و تیمار 24 ساعته) بود که بیشترین درصد (40 درصد) و سرعت جوانه‌زنی (5/2 عدد بذر جوانه زده در روز) را باعث شد (شکل 4). برای تمامی غلظت‎ها تیمار 24 ساعت بسیار موثرتر از تیمار 48 ساعت بود. و بیشترین طول ساقه‎چه نیز برای تیمار شاهد مشاهده گردید (6/8 میلی‎متر).

تیمار اکسین

نتایج مربوط به اثر هورمون اکسین در غلظت‎های 0، 100، 250، 500 و 1000 پی پی ام (در دو زمان 24 و 48 ساعت) بر گیاه خارمریم نشان داد که تاثیر این هورمون نیز بر درصد و سرعت جوانه‌زنی معنی‌دار است (01/0p<). اما بر دو پارامتر دیگر (طول ساقه‎چه و ریشه‎چه) معنی دار نبود. همان‌طور که در شکل 5 مشخص است بیشترین درصد جوانه‌زنی (38 درصد) و سرعت جوانه‌زنی (4/2 عدد بذر جوانه زده در روز) در اثر تیمار با غلظت 100 پی پی ام و در مدت زمان 24 ساعت رخ داد. برای تمامی غلظت‎ها، سطح زمانی 24 ساعت نتیجه بسیار بهتری نسبت به تیمارهای 48 ساعته نشان داد.

 

 

   

الف

ب

   

ج

د

شکل 3- اثر تلفیقی سرمادهی (2 درجه سانتی‎گراد) و اسید جیبرلیک) 500پی پی ام( ) در سطوح زمانی 5، 10 و 15 روز)  بر الف) درصد جوانه زنی، ب)سرعت جوانهزنی، ج) طول ساقهچه و د) ریشهچه بذرهای خارمریم (Silybum marianum). حروف غیر یکسان بر روی ستونها مبین وجود تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد آزمون LSD است. بار عمودی: میانگین سه تکرار ± خطای معیار.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

الف

ب

 

ج

 

 

شکل 4: اثر متقابل غلظتهای هورمون کینیتین و زمان بر الف) درصد جوانه زنی، ب) سرعت جوانه زنی و ج)طول ساقهچه بذرهای خارمریم (Silybum marianum). حروف غیر یکسان بر روی ستونها مبین وجود تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد آزمون LSD است. بار عمودی: میانگین سه تکرار ± خطای معیار.

 

   

الف

ب

شکل 5: اثر متقابل غلظتهای هورمون اکسین و زمان  بر الف) درصد جوانه زنی و ب) سرعت جوانه‌زنی بذرهای خارمریم (Silybum marianum). حروف غیر یکسان بر روی ستونها مبین وجود تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد آزمون LSD است. بار عمودی: میانگین سه تکرار ± خطای معیار.

 

 

 


بحث

گیاه خار مریم متعلق به خانواده آستراسه (کاسنی) است. نتایج آزمایشاتی که به منظور بررسی اثر غلظت‌های مختلف تنظیم کننده های رشد گیاهی نظیر اسید جیبرلیک، کینیتین و اکسین ( 100، 250، 500 و 1000 پی پی ام ) و دو غلظت‌ هورمون 24-اپی براسینولید (5/0 و 1پی پی ام ) - همگی در دو سطح زمانی 24 و 48 ساعت و نیز اثر تلفیقی ‌سرمادهی مرطوب (در دمای 2 درجه سانتی‌گراد) و اسید جیبرلیک با غلظت 500 پی پی ام  در سه زمان مختلف (6، 11 و 16 روز) بر روی شکست خواب و جوانه‌‌زنی بذرهای خار مریم انجام گرفت نشان داد که از بین تیمارهای یاد شده تیمار اسید جیبرلیک بهترین روش برای شکست خواب این گونه گیاهی است، به‌ طوری ‌که  بیشترین درصد جوانه‌زنی (70 درصد) در اثر تیمار اسید جیبرلیک با غلظت 500 پی پی ام  به دست آمد. این یافته موافق با  گزارشات (ISTA) (4) مبنی بر وجود خواب فیزیولوژیک در گیاهان تیره کاسنی می باشد. علاوه بر این، گزارش شده است که تیمار اسید ‌جیبرلیک با غلظت 500 پی پی ام  بیشترین اثر مثبت را بر شکستن خواب و جوانه‌زنی بذر گونه‌های آویشن دنایی (24)، پنج جمعیت  مختلف  بومادران (Achillea millefollum) (25) و دو گونه دارویی باریجه (Ferula gummosa) و مریم نخودی (Teucrium polium) (26) داشته است. این نتایج با نتایج حاصله از تحقیق حاضر مطابقت دارند. یکی از دلایل اثر مثبت محرک‌های شیمیایی مانند اسید جیبرلیک بر جوانه‌زنی احتمالا مربوط به تعادل رسیدن نسبت هورمونی در بذر و کاهش مواد بازدارنده‌های رشد مانند ABA می‌باشد. به عبارت دیگر اسید جیبرلیک به عنوان یک محرک‌ شیمیایی می‌تواند سبب شکستن خواب فیزیولوژیکی بذر شود. اسید جیبرلیک از طریق القا بیوسنتز آنزیم آلفا آمیلاز باعث شروع جوانه‌زنی و در نتیجه شکست خواب بذر گیاهان می‌شود. در دانه در حال جوانه‌زنی، اسید جیبرلیک توسط رویان ساخته می‌شود و از رویان به اسکوتلوم می‌رود وسپس به درون اندوسپرم منتشر می‌شود تا به لایه آلرون برسد. در آنجا اسید جیبرلیک باعث آزاد شدن آنزیم‌های هیدرولیتیکی، از جمله α- آمیلاز می‌شود که متعاقبا این آنزیم‌ها باعث شکسته شدن نشاسته به الیگوساکاریدها می‌شوند. پس از آن الیگوساکاریدها طی مراحلی به گلوکز شکسته می‌شوند. این امر باعث کاهش پتانسیل آب سلول و در نتیجه  تسهیل ورود آب به درون سلول می‎شود. به دنبال این فرآیند طویل شدن سلول رخ می‎دهد.

همچنین نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که تیمار هورمونی 24-اپی براسینولید با غلظت 5/0 پی پی ام  برای شکست خواب بذر گیاه خارمریم موثر است (افزایش درصد جوانه زنی تا 60 درصد). با بررسی پژوهش‎های انجام شده می‎توان دریافت که مجموعه تحقیقات پیرامون تاثیر براسینواستروئیدها بر شکست خواب بذر گیاهان هیچ یا بسیار ناچیز است وتنها اطلاعات نسبتا محدودی در مورد اثر این مواد بر تحریک جوانه‎زنی دانه‎های غیرخواب وجود دارد. از این میان می‎توان به نتایج آزمایشات استبر و مکورت (11) اشاره کرد. آن‎ها هنگام مطالعه‌ بر روی گیاه آرابیدوپسیس دریافتند که هورمون 24-اپی براسینولید می‎تواند نقشی مشابه با جیبرلین در افزایش جوانه‌زنی بذر داشته باشد و احتمالا کاهش بیوسنتز و حساسیت به اسید آبسیزیک یا افزایش بیوسنتز و حساسیت به جیبرلین، دلیل افزایش جوانه‌زنی بذرهای خیسانده شده در محلول حاوی 24-اپی براسینولید است. همچنین ممکن است تحریک جوانه‌زنی توسط براسینواستروئیدها به علت تحریک هیپوکوتیل و نمو رویان باشد. نتایج مشابهی در گیاهانی مانند گندم، برنج، کلزا، بادام زمینی و اکالیپتوس به دست آمده است (7). براسینواستروئیدها می‌توانند باعث افزایش ‌تجزیه اندوسپرم بذرهای تنباکو (که آب جذب کرده‌اند) در نور شوند و آغازگر ‌جوانه‌زنی و طویل شدن دانه‎رست باشند. به عبارت دیگر براسینواستروئیدها و جیبرلین ها (هر دو گروه) می‌توانند تاثیرABA ‌ را در دانه‌های خواب بی نیاز از نور تحت شرایط تاریکی، مهار کنند (5). اگر چه هنوز مکانسیم عمل هورمون 24-اپی براسینولید به خوبی شناسایی نشده است، ولی احتمال می رود BRs و GAs به وسیله مسیرهای انتقال پیام نزدیک به هم و مکانیسم‌های مشابه، آغاز ‌کننده جوانه‌زنی در گیاهان باشند. در تحقیق حاضر تاثیر هورمون 24-اپی براسینولید بر شکست خواب و تحریک جوانه زنی بذرهای خارمریم (تا 60 درصد) نزدیک به تاثیر اسید جیبرلیک بود (70 درصد) که به طور سنتی از هورمون‎های موثر بر شکست خواب و تحریک جوانه‎زنی بذرها محسوب می شود. با این وجود و با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایشات حاضر، پیشنهاد می شود غلظت‎های  بسیار رقیقتر از هورمون 24-اپی براسینولید همراه با مدت کوتاهتر تیمار نیز برای کسب نتایج مطلوب‎تر مورد آزمایش قرار گیرد. با مروری بر تحقیقات انجام شده در مورد تأثیر هورمون 24-اپی براسینولید بر شکست خواب بذر، می‌توان اذعان کرد که تحقیق حاضر می‌تواند به عنوان جزئی از اولین گزارشات مربوط به تأثیر هورمون 24-اپی براسینولید بر شکست خواب بذر تلقی ‌شود.

نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کینتین (100پی پی ام  به مدت 24 ساعت) نیز باعث افزایش درصد جوانه زنی (تا 40 درصد) بذرهای خواب خارمریم می‎شود. کینتین باعث افزایش فعالیت α-آمیلاز و در نتیجه هیدرولیز نشاسته می‎شود (26) و این فرآیند لازمه جوانه‎زنی است. علاوه بر این، ممکن است سیتوکینین ها نفوذپذیری غشا سیتوپلاسمی (16) و انتقال مواد از غشا را تحت تاثیر قرار دهند. بنابراین به‎نظر می رسد که رفع خواب بذرها توسط کینتین احتمالا با افزایش نفوذپذیری غشا و تبادلات مواد ذخیره‎ای مرتبط باشد. همچنین سیتوکینین‎ها با تحریک سنتز DNA و RNA فرآیند تقسیم سلولی در رویان را افزایش واز این طریق جوانه‎زنی بذر را تسهیل می‎کنند (27). به این ترتیب سیتوکینین ها برای تکمیل القای جوانه‎زنی توسط GA لازم و به طور غیر مستقیم موجب کاهش اثرات مواد بازدارنده رشد (مانند ABA) می‎شوند. از آنجایی که در تحقیق حاضر کینتین در کمترین غلظت خود (100پی پی ام)  بهترین نتیجه را بر شکست خواب بذر خارمریم نشان داد و با افزایش غلظت آن مرتبا از درصد جوانه زنی کاسته شد لذا پیشنهاد می شود در آزمایش‎های آتی غلظت‎های کمتر از پی پی ام  100 این هورمون بر بذرهای مذکور آزمایش شود. علاوه بر این، افزایش مدت تیمار از 24 به 48 ساعت -در تمامی غلظت‎های به‎کار رفته‎ی کینتین بر شکست خواب بذر تاثیر چندانی دربر نداشت. براین اساس، مطلوب است در آزمایش‎های آینده همگام با بکارگیری غلظت‎های کمتر این هورمون، تیمارهای زمانی کمتر از 24 ساعت نیز امتحان شود.  

نتیجه آزمایش‎های حاضر که به‎منظور بررسی تاثیر هورمون اکسین بر شکست خواب بذرهای خارمریم انجام گرفت نشان داد که این هورمون نیز اثری مثبت بر شکست خواب این گونه گیاهی دارد (افزایش 38 درصدی جوانه‎زنی در غلظت 100پی پی ام  به مدت 24 ساعت). گزارشات زیادی مبنی بر اثر مثبت هورمون اکسین بر افزایش درصد جوانه‎زنی وجود دارد که با نتیجه حاصل از این تحقیق همسو است (18و 19). مشخص شده است که اکسین ها در تحریک جوانه زنی نقش دارند. این دسته از هورمون‎ها با کمک به طویل شدن کلئوپتیل و کلئوریز (در گندمیان) و نیز با فعال نمودن زمین گرایی و نورگرایی رشد رویان و نهایتا جوانه زنی را تنظیم می‎کنند. در تحقیق حاضر نیز از آنجایی که بهترین نتیجه در کمترین غلظت اکسین و کمترین مدت زمان تیمار به دست آمده است، بنابراین به جاست در آزمایشات آینده هنگام استفاده از این هورمون برای بذرهای مذکور، از غلظتهای کمتر و تیمارهای زمانی کمتر از 24 ساعت نیز برای به دست آوردن نتیجه قابل قبولتر استفاده شود.

 

نتیجه گیری

به طور کلی بر اساس نتایج کسب شده در پژوهش حاضر اسید جیبرلیک با غلظت  پی پی ام 500 به عنوان بهترین تیمار هورمونی برای شکست خواب بذرهای گیاه خارمریم پیشنهاد می‏شود.

 

تشکر و قدردانی

از مسئولین محترم دانشکده علوم دانشگاه شهرکرد که در تامین منابع مالی مورد نیاز انجام این پایان نامه دانشجویی مساعدت کافی را داشته‌اند، تقدیر و تشکر می‌گردد.

1. Gahreman A. [Flora of Iran in natural colors]. Research Institute of Forests and Rangelands Publications. 1983; 9: 1095. persian

2. Saller R, Brignoli R, Melzer J, Meier R. An updated systematic review with meta-analysis for the clinical evidence of silymarin. Forschende Komplementarmedizin. 2008; 15(1): 9-20.

3. Lah JJ, Cui W, Hu KQ. Effects and mechanisms of silibinin on human hepatoma cell lines. World J. Gastroenterol. 2007; 13(40): 5299-5305.

4. ISTA.  International rules for seed testing. Seed Science and Technology. 1996; 13: 299-513.

5. Nicolas C, Nicolas G, Rodriguez D. Antagonistic effects on abscisic acid and gibberellic acid on the breaking of dormancy of Fagus sylvatica seeds. Physiol. Plant. 1996; 96: 244-250.

6. Leubner-Metzger G. Brassinosteroids and gibbrellins promote tobacco seed germination by distinct pathway. Planta. 2001; 213: 758-763.

7. Ram RS, Vidya VB, Sujatha E, Anuradha S. Brassinosteroids- A new class of phytohormones. Department of Botany, Osmania University Hyderabad. 2002; 82: 1239-1245.

8. Sairam RK, Shukla DS, Deshmuk PS. A role of brassinosterids in germination of Wheat. Indian J. Plant Physiol. 1996; 1:141-144.

 

9. Takeuchi Y, Omigava Y, Yonegama K, Konnai M. Effects of brassinolide on germination of Orabanchae minor seeds. Physiologia Plantarum. 1995; 16: 153-160.

10. Chang JW, Cai DT. Oil crop. China. 1998; 4: 18-22.

11. Steber CM, McCourt P. A role for brassinosteroids in germination in Arabidopsis. Plant Physiology. 2001; 125(2): 763-769.

12. Birgit K, Alan Cohn M, Leubner-Metzger G. Plant hormone interactions during seed dormancy release and germination. Seed Science Research. 2005; 15: 281–307.

13. Aberlenc-Bertossi F. BA enhances the germination of oil palm somatic embryos derived from embryogenic suspension cultures. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 1999; 56: 53-57.

14. Parks CA, Boyle TH. Germination of Liatris spicata (L.) wild, seed is enhanced by stratification, benzyladenine, or thiourea but not gibberellic acid. Horticultural Science. 2002; 37: 202-205.

15 . Naidu CV,  Rajendrudu G. Influence of kinetin and nitrogenous salts on seed germination of red sanders (Pterocarpus santalinus). Seed Science and Technology. 2001; 29(3): 669-672.

16.  Thomas TH, Palevitch D, Biddington NL, Austin RB. Growth regulation and the phytochorome-mediated dormancy of celery seeds, Physiologia Plantarum. 1975; 35: 101-106.

17. Li M, Leung WM. Starch accumulation is associated with adventitious root formation in hypocotyls cutting of Pinus radiate. Journal of Plant Growth Regulation. 2000; 19: 423-42.

18. Bialek K, Michalczuk L, Cohen JD. Auxin biosynthesis during seed germination in Phaseolus vulgaris. Plant Physiology. 1992; 100: 509–517.

19. Singh V. Influence of indole acetic acid (IAA) and indole butyric acid (IBA) on seed germination of spruce. The Indian Forester. 1990; 116(6): 450-455.

20. Guan LQM, Scandalios JG. Catalase gene expression in response to auxin-mediated developmental signals. Physiologia Plantarum. 2002; 114(2): 288-295.

21. Ramaih S, Guedira M, Paulsen GM. Relationship of indole acetic acid and tryptophan to dormancy and pre-harvest sprouting of wheat. Functional Plant Biology. 2003; 30: 939-945.

22. Ljung K, O¨ stin A, Lioussanne L, Sandberg G. Developmental regulation of indole-3-acetic acid turnover in scots pine seedlings. Plant Physiology. 2001; 125(1): 464–475.

23. Alizadeh MA, Eisvand HR. [Germination percentage and rate and index vigour of two medicinal plants Eruca sativa L. and Anthemis altissima L. upon cold and drying storage, in persian]. Iranian Journal of Medical and Aromatic Plants. 2004; 20(3): 301-307.

24. Ghasemi-pierbalooti A, Golparvar AR, Riyahi M, Navid A. [Effects of different treatments on breaking seed dormancy in five medicinal plants of Charmahal-va-Bachtiari province]. Research and Construction. 2005; 185. persian

25. Shariati M, Tahmaseb A, Modares M. [Effects of different treatments on breaking seed dormancy in Achillea millefoliu]. Iranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research. 2001; 15: 2-8. persian

26. Nadjafi F, Bannayan M, Tabrizi L, Rastgoo M. Seed germination and dormancy breaking techniques for Ferula gammosa and Teucrium polium. Journal of Arid Environments. 2006; 64: 542-547.

27. Yakimova E, Kapchina V, Groshkoff I, Ivanova G. Effects of BA and CPPU on protease and α-amylase activity of in vitro cultured explants of Rosa hybrida L. Bulg. J. Plnt. Physiol. 2000; 26(1-2): 9-47.