خواب بذر «Seed dormancy»

خواب بذر

«Seed dormancy»

ترجمه و نگارش :

سيده زهرا ساجدي

كارشناس ارشد مهندسي كشاورزي - زراعت

سال 1388

خواب بذر «Seed dormancy»

خواب بذر چیست و چگونه به جوانه زنی مربوط می شود؟

خواب بذر یا درمانسی مانعی برای انجام یا تکمیل جوانه زنی بذر سالم می باشد. بر اساس نتایج آزمایشات که توسط باسکین و باسکین2004 انجام شد، یک بذر خواب در یک دوره معین حتی با وجود شرایط و فاکتورهای محیطی نرمال که برای جوانه زنی بذور دیگر مناسب است، ظرفیت جوانه زنی را نخواهد داشت، مگر اینکه دوره ی خواب خود را سپری نماید و به یک بذرnon-dormant تبدیل گردد.

به طورکلی یک بذرnon-dormant تحت شرایط محیطی- فیزیکی نرمال برای ژنوتیپ خود، ظرفیت و توان جوانه زنی بالایی دارد.

درمانسی روشی است برای سازگاری گونه ها با محیط اطراف، بنابراین زمانی جوانه زنی اتفاق می افتد که احتمالاً شرایط برای برقراری و استقرار یک گیاه جدید مناسب باشد.

«تفاوت واژه سکون با واژه خواب»:

«Seed dormancy»

ترجمه و نگارش :

سيده زهرا ساجدي

كارشناس ارشد مهندسي كشاورزي - زراعت

سال 1388

خواب بذر «Seed dormancy»

خواب بذر چیست و چگونه به جوانه زنی مربوط می شود؟

به طورکلی یک بذرnon-dormant تحت شرایط محیطی- فیزیکی نرمال برای ژنوتیپ خود، ظرفیت و توان جوانه زنی بالایی دارد.

«تفاوت واژه سکون با واژه خواب»:

برای بذری که به دلیل عدم فراهمی شرایط مطلوب برای جوانه زنی در حالت استراحت به سر می برد، واژه سکون مناسبتر است.( به عنوان مثال بر روي گیاه بالغ یا در انبار).

به بیان بهتر: بذرهای در حال خواب آنهایی هستند که اگر در شرایطی قرار بگیرند که تحت آن شرایط، بذوری که در حال خواب نیستند جوانه بزنند، این بذرها قادر به جوانه زدن نباشند.

درمانسی نباید فقط به فقدان یا عدم جوانه زنی ارتباط داده شود، بلکه بیشتر، درمانسی صفتی ویژه برای بذر است که جوانه زنی آن را محدود می کند.زمانی که درمانسی مورد بررسی قرار می گیرد، همه روشهایی که شرایط مورد نیاز جوانه زنی را تغییر می دهند، نیز مورد بررسی قرار می گیرد.

خواب یک بذر می تواند بین دو مقدار Minimum dormancy و non-dormancy در تغییر باشد. در حقیقت زمانی که بذری به مدت طولانی به روشهای مختلف محیطی جهت جوانه زنی نیاز نداشته باشد، به آن بذر، non-dormant گفته می شود.

خواب اولیه و خواب ثانویه:

گفته می شود بذرهای رطوبت پذیر و رسیده که به تازگی برداشت شده اند، دارای خواب اولیه هستند که با فشار اسیدآبسیزیک اسید(ABA) روی گیاه مادر، در مدت رسیدگی بذر، فراهم می گردد.

به عبارت دیگر خواب اولیه در طول دوران تکامل بذر با افزایشABA و کاهش هورمونهای رشد ایجاد می گردد. در برخی منابع خواب اولیه را به دو قسمت خواب القایی و خواب ارثی تقسیم کرده اند. که خوای القایی ناشی از عوامل بیرونی مثل آب، نور و حرارت و همچنین در اثر خصوصیات پوسته بذر می باشد.

و خواب ارثی ناشی از عوامل درونی بذر از جمله جنین نارس، بازدارنده های متابولیکی، فقدان یا کمبود هورمونها و محرکهای رشد و... می باشد.

در مقابل خواب اولیه، خواب ثانویه می تواند بر بذرهایی که خواب فیزیولوژیکی غیر عمیق یا non-deep دارند بعد از پراکنش بذر و پس از برداشت بوجود بیاید و اغلب با سیکل خواب یکساله یا سالیانه بذر درseed bank مرتبط است.

آزادسازی خواب بذر:

طیف وسیعی از عوامل و فاکتورها از جمله، دما، نور، مواد غذایی، علائم و عوامل شیميایی مثل اسید آبسیزیک اسید و رخدادهای طبیعی مثل آبشویی بستر بذر و پوشیده شدن بذر بوسیله آب می تواند موجب تغییر در خواب فیزیولوژیکی بذر گردند.

اگرچه تفاوت بسیاری در پاسخ بذور به این عوامل وجود دارد.

به عنوان مثال: فاکتورهایی وجود دارند که با یک روش فوری شرایط را برای جوانه زنی مناسب می نمایند. مثل نور.

و یا فاکتورهای دیگری هستند که به تغییرات آرام فصلی یا موسمی مربوط می شوند. این فاکتورها مثل دما عامل تلفیقی با زمان هستند که عمق درمانسی و حساسیت به فاکتورهای دیگر مثل نور را تغییر می دهند.

جهت آزدسازی خواب بذر و ایجاد قدرت جوانه زنی در بذر پدیده ای به نام پس رسی یا after-ripening حائز اهمیت بسیاری است.

پدیده ی پس رسی ممکن است در زمان رسیدن برروی گیاه مادری (مثل برنج)، خشک شدن در انبار یا فقط با گذشت زمان در انبار خشک صورت پذیرد.

همچنین پدیده پس رسی ممکن است نیاز به تیمارهایی چون سرمادهی، گرمادهی، نور یا پرتودهی، جیبریلین، وجود نمک ها، شستشوی بذرها یا برداشتن پوسته ی روی بذر داشته باشد. همچنین ترکیباتی مثل اکسید نیتریک و مواد دودی مثل باتنولید نیز در پس رسی مؤثرند. البته این عوامل فقط بر روی بذرهایی که آب جذب کرده اند، مؤثر است.

طبقه بندی خواب بذر:

یک سیستم طبقه بندی جامع در مورد خواب بذر وجود دارد که براساس آن خواب بذر به 5 دسته تقسیم می شود ( باسکین و باسکین2004):

1- خواب فیزیولوژیکی physiological dormancy یا PD

الف- خواب فیزیولوژیکی عمیق PD deep

ب- خواب فیزیولوژیکی متوسط PD intermediate

ج- خواب فیزیولوژیکی غیر عمیق PD non-deep

2- خواب مرفولوژیکی morphological D. یا MD

3- خواب مرفو فیزیولوژیکی morphophysiological D. یا MPD

4- خواب فیزیکی physical D. یا PY

5- خواب ترکیبی (PY+PD)

خواب فیزیولوژیکی یاPD:

خواب فیزیولوژیکی فراوانترین و اصلی ترین نوع خواب بذر است و در بذور بازدانگان و بیشتر نهاندانگان یافت می شود. این نوع خواب شایع ترین فرم خواب در Seed bank بذر و همچنین فراوانترین نوع خواب در مزرعه می باشد. همین طور در بذور گیاهانی از قبیل آفتابگردان، کاهوی خوراکی، گوجه فرنگی، توتون و تنباکو؛ یولاف وحشی و چند نوع از غلات خواب فیزیولوژیکی وجود دارد.

این خواب، به خواب جنین معروف است. اگر جنین از نظر فیزیولوژیکی نارس باشد اصطلاحاً گفته می شود در خواب فیزیولوژیکی است. به نظر می رسد علت خواب عواملی از قبیل، عوامل بازدارنده رشد، کمبود مواد تحریک کننده رشد و یا عدم نعادل موجود بین این دو دسته هورمون باشد. اسید آبسیزیک اسید از عوامل بازدارنده ای است که سبب خواب بذر شده وGA و سیتوکنین از هورمونهای تحریک کننده رشد هستند که سبب شکستن خواب می شوند.

خواب فیزیولوژیکی دارای سه سطح می باشد:

الف) خواب عمیق PD deep:

جنین چنین بذرهایی که دچار خواب عمیق فیزیولوژیکی هستند، یا رشد نمی کنند یا تولید نشاء غیرنرمال می کنند.

اسید جیبریلیک نمی تواند این نوع خواب را بشکند.

در مورد این بذرها 3 تا 4 ماه، سرمادهی (افرای برگ چناری) و گرمادهی لازم است تا خواب بذر شکسته شده و جوانه زنی رخ دهد.

ب) خواب متوسط PD intermediate :

جنین در این بذرها، دارای خواب میانه بوده و می تواند تولید نشاء نرمال نماید.

اسید جیبریلیک جوانه زنی را در برخی گونه ها بالا میبرد. بذرها به2 تا 3ماه سرمادهی برای جوانه زدن نیاز دارند. پس رسی در شرایط خشکی می تواند دوره سرمادهی را کاهش دهد.

ج) خواب غیر عمیق(ساده)PD non-deep:

بذور در حالت بلوغ و بالاترین حد رشد، دارای این نوع خواب هستند. جنین این بذرها تولید نشاء نرمال می کنند.

اسید جیبریلیک(GA) ،Scarification، یا سائیدن یا خراش دادن بذر، پس رسی در شرایط نگه داری بذر در انبار خشک، سرمادهی در دمای10-0 درجه سانتی گراد و گرمادهی در دمای بیش از0C15 می تواند این خواب را بشکند.

بر طبق تقسیم بندی باسکین و باسکین2004، بذورPD non-deep براساس پاسخهایی فیزیولوژیکی متفاوتی که به دما می دهند به 5 نوع تقسیم میشوند:

1- بذرهایی که بتدریج با افزایش دما، خواب آنها برطرف شده و جوانه زنی رفته رفته افزایش می یابد. مانند Arabidopsis thaliana (رشادی اروپایی).

2- بذرهایی که بتدریج با کاهش دما ، خواب آنها برطرف شده و جوانه زنی رفته رفته افزایش می یابد. مانند Helianthus annulus( یا آفتابگردان).

3- جوانه زنی بذر زمانی افزایش می یابد که دما از یک رنج معتدل یا متوسط بتدریج شروع به افزایش یا کاهش نماید. در این حالت درمانسی بذر شروع به آزاد شدن می کند. مانند Aster ptarmacoides( یا تیره ستاره ای).

5- جوانه زنی فقط در دمای پایین اتفاق می افتد مانند.Gentiana quinquefolia.

بیشتر بذرها به نوع 1و2 تعلق دارند. در این دو دسته جوانه زنی بذرها بتدریج با زیاد شدن دما (نوع1) و با کاهش دما(نوع2) با آزد شدن خواب در طول پیشرفت دوره، افزایش می یابد.

همچنین با حساسیت بذرها به افزایش GA و نور، به طور تصاعدی، خواب

PD non-deep در بذرها آزاد می شود.

خواب مرفولوژیکی یاMD:

خواب مرفولوژیکی در بذرهایی که جنین در حال رشد و لپه و محور زیر لپه مشخص دارند دیده شده است. جنین این بذرها در خواب نبوده(خواب فیزیولوژیکی ندارد)، اما زمانی برای رشد و جوانه زنی نیاز دارند. ( مثلاً کرفس وحشی)

این گروه شامل بذرهایی که جنین نامشخص دارند، نمی شود.

خواب مورفوفيزيولوژیکی یا MPD:

در بذرهایی که جنین در حال رشد دارند مشخص شده است و بعلاوه این بذرها دارای ترکیب خاص فیزیولوژیکی برای خواب در جنین خود دارند.

بنابراین این بذرها به تیماری جهت شکستن خواب نیاز دارند. مثلاً سرمادهی و گرمادهی و در بعضی موارد استفاده از اسید جیبریلیک نیز می تواند مؤثر باشد.

در بذرهایی با درمانسی مورفوفیزیولوژیکی دوره زمانی طولانی تری برای رشد جنین یا گیاهچه نسبت به بذور دارای درمانسی مورفولوژیکی، نیاز می باشد.

بذرهایی که جنین نامشخص دارند مثل جنس ارکیده یا ثعلب دارای ترکیبی از خواب مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی هستند.

ربان گنجشک و گل کره ای نمونه هایی از خواب MPD دارند.

مثال

نیاز بهGA برای آزاد شدن خواب

نیازهای حرارتی

Type of MPD

در زمان رشد گیاهچه

برای شکستن خواب

شقایق تاجدار

درختچه آرالیا

زبان گنجشک

Hydrophillum macrophyllum

Smilacina racemosa

Erythronium albidum

گل کره ایtrollius

زبان پس قفا

بله

نسبتاً بله

بله

خیر

گرما

سرما

سرما یا گرما

سرما(2)+گرما(1)

سرما+ گرما

سرما+گرما

سرما+گرما+سرما

سرما

MPD ساده غیرعمیق

MPD ساده متوسط

MPD ساده عمیق

MPD محوررو لپه ای ساده عمیق

MPD مضاعف ساده عمیق

کمپلکسMPD غیر عمیق

کمپلکسMPD متوسط

کمپلکسMPD عمیق

خواب فیزیکی یا PY:

که به وسیله یک یا تعداد بیشتری لایه های رطوبت ناپذیر سلولهای چوبی پوسته بذر یا میوه ایجاد می شود.

در بذور با درمانسی فیزیکی، جلوگیری از نفوذ رطوبت در مدت رسیدگی گسترش یافته و لایه های پوستی، نفوذ آب به داخل بذر را کنترل می نمایند که این موضوع اغلب با سختی بذر یا دانه مربوط میشود. ( بذوری که نسبت به آب نفوذناپذیرند را بذور سخت می گویند.)

بدین ترتیب بذرها در حالت خواب باقی می مانند تا زمانی که با استفاده از برخی عوامل، لایه ی رطوبت پذیری در بذر ایجاد گردد.

این عوامل عبارتند از: دمای بالا، تغییرات زیاد دما، آتش، خشکی، یخ بستن و ذوب شدن های مکرر، خوراک حیوانات شدن و عبور از دستگاه گوارش حیوانات.

در تکنولوژی بذر خراش دادن مکانیکی یا شیمیایی می تواند خواب فیزیکی را بشکند. وقتی این خواب شکسته شود، پوسته ی بذر نسبت به آن نفوذ پذیر شده و بذر می تواند در طیف وسیعی از شرایط مختلف محیطی جوانه بزند.

شکستن خواب فیزیکی بر خلاف خواب فیزیولوژیکی یک فرآیند برگشت ناپذیر است.

یعنی برخلاف بذرهایی که خواب فیزیولوژیکی دارند و ممکن است بعد از خواب اولیه وارد خواب ثانویه شوند، اگر پوشش بذوری که خواب فیزیکی دارند نسبت به آب نفوذ پذیر گردند، عموماً نمی توانند به حالت غیرقابل نفوذ به آب تبدیل شوند.

بناباین زمان شکستن خواب در طبیعت، واقعه ای بحرانی در چرخش زندگی گیاهانی است که دارای خواب فیزیکی هستند و سپس گیاهانی که خواب فیزیولوژیکی دارند.

درمانسی فیزیکی با پوسته ی مکانیکی اصلی بذر و یا پوشش میوه ارتباط دارد. در بیشتر گونه هایی که بذور سخت دارند، سلولهای شعاعی مانند چوبی، از جذب آب جلوگیری می کنند. این لایه ها دارای بافت فیزیکی چوبی و ماتریکس سوبرین- کوتین و موم هستند.

نفوذ ناپذیری بذور با درمانسی فیزیکی به دلیل داشتن سلولهای مالپیگی در پوسته ی بیرونی بذر می باشد. لنز يا شكاف ساختاری تخصصی در ناف است که ورود آب را کنترل می کند. در بذور تیره بقولات که دارای درمانسی فیزیکی هستند در صورتی که لنز(یا دریچه ی شکاف ناف) شکسته شود، درمانسی فیزیکی شکسته شده و عدم جذب آب تبدیل به جذب آب می گردد.

استرس گرما در بیشتر بذور لگوم موجب ترکیدگی و شکستن دیواره نازک Lens می شود. دریچه ی ناف(Lens) علاوه بر اینکه از ورود آب به بذر جلوگیری می کند، وظیفه دیگری نیز برعهده دارد و آن تنظیم سرعت ورود آب به بذر می باشد.

در نتیجه این قسمت در ویگور بذر می تواند اهمیت زیادی داشته باشد. به عنوان مثال از این نوع بذر می توان شبدر شیرین وTrigonella (شنبلیله) را نام برد. در گونه های Anacardiacea ( خانواده پسته- سماق) ،آندوکارپ دارای 3 لایه نفوذناپذیر آب (1- ماکرواسکلروئید،2- اسکلرئید استخوانی، 3- اسکلرئید بازویی) و یک لایه بلورین بیرونی است.

سفت یک شکاف در لایه ماکرواسکلروئید بوده و ساختار تخصصی این گونه ها برای جلوگیری از نفوذ آب می باشد.

بین لایه اسکلروئید استخوانی و بازویی جدایی وجود ندارد و این لایه ها در بذرهای خواب مانع رسیدن آب به سفت می شوند.

درمانسی بر اثر حرارت برطرف شده و تشکیل یک تاول در نزدیکی سفت می دهد، که به سمت اسکلرئید استخوان و بازویی شروع به بزرگ شدن می کند.

در مدت تشکیل تاول یک سوراخ در این لایه ها ایجاد می شود که موجب رطوبت پذیری آن می گردد.

روش های مکانیکی اسکاریفیکاسیون:

سائیدن بذور به وسیله ساینده ها، شن، تکان دادن شدید، حرارت دادن، سرد کردن، تغییرات شدید دما، فرو بردن بذر به مدت کوتاهی در آب جوش، سوراخ کردن پوسته بذر بوسیله سوزن و... .

روشهای شیمیایی اسکاریفیکاسیون:

اسید سولفوریک به فرمهای صنعتی و غلیظ آنزیم های سلولز پکتياز.

به علت وجود ترکيبات غیر محلول درآب در پوسته بسياري از بذور که مانع ورود آب به درون بذر می شوند. حلالهایی مثل الکل و استون جهت برطرف نمودن این ترکیبات به کار رفته است.

خواب ترکیبی فیزیولوژیکی+ فیزیکی PD+PY:

بذرهایی وجود دارند که دارای پوسته نفوذناپذیر نسبت به رطوبت بوده، یعنی دارای خواب فیزیکی هستند و از طرفی جنین آنها دارای خواب فیزیولوژیکی غیرعمیق است. این نوع بذرها دارای خواب ترکیبی PD+PY هستند.

در داخل تیره های Anacardiaceous و جنس Rhus برخی گونه هاPD+PY یعنی خواب ترکیبی دارند. مانند Rhus aromatica و برخی گونه ها فقط خواب فیزیکی دارند (مثلاً در گونهRhus glabra) .

جنین هاي بذرهای یکساله زمستانه تازه برداشته شده نیز دارای خواب ترکیبیPD+PY می باشد .و از جمله این بذور می توان به گونه شمعدانی وحشی از تیره شمعدانی و شبدر از تیره بقولات نام برد.

در اين گونه ها PD یعنی درمانسی فیزیولوژیکی در طی پس رسی در انبار خشک آزاد می شود. حتی اگر بقایای پوسته غیرقابل نفوذ نسبت به آب باشد. یعنی دارای خوابPY یا فیزیکی باشد.

در جنین هایی که دچار خواب تركيبي هستند مثل Ceantus spp. تیره Rhamnaceae (عناب) خواب بسیار عمیقی دارند. اما نه مانند خواب فیزیولوژیکی غیر عمیق. در این دسته گیاهان ابتدا خواب فیزیکی با جذب آب شکسته و سپس در طی چند هفته سرمادهی خواب PD آزاد می شود.

منابع :

1- سايت www.seedbiology.de

2- تكنولوژي بذر ، ترجمه غلامحسين سرمدنيا

خواب بذر «Seed dormancy»

مطالب مشابه :

بنیه بذر : seed vigor

بنیه بذر (seed vigor)

جوانه زنی بذر

خواب بذر «Seed dormancy»

نحوی کشت کلزا (2)

خواب بذر «Seed dormancy»

مراحل جوانه زنی بذر

بيولوژي ومديريت خردل وحشي قسمت دوم

نکاتی در مورد شرایط کشت یونجه

کلزا(کاشت-داشت-برداشت)