تأثير امواج فراصوت بر جوانه‌زني، فعاليت آنزيم‌هاي آلفا‌آميلاز و آنتي‌اكسيدان، قند‌ها و كلروفيل در سرخارگل

سابقه و هدف: جوانه‌زني سريع، يكنواخت و كامل بذر‌ها باعث سبز شدن مطلوب و رشد اوليه‌ي سريع گياه مي‌شود. رشد اوليه‌ي مطلوب سبب دريافت بيشتر تشعشع خورشيدي و افزايش عملكرد مي‌گردد. جوانه‌زني بذور سرخارگل كم و نامنظم مي‌باشد. يكي از دلايل جوانه‌زني پايين بذور سرخارگل، نفوذ‌پذيري اندك غشاهاي داخلي مي‌باشد. پرايمينگ بذر شامل روش‌هاي بسيار ساده‌اي است كه مي‌تواند در جوانه‌زني بهتر و استقرار مطلوب‌تر گياهچه مؤثر باشد. يكي از روش‌هاي بيو‌فيزيكي پرايمينگ بذر، پيش‌تيمار بذر‌ها با امواج فراصوت مي‌باشد. ضربه‌هاي ممتد امواج فراصوت سبب افزايش نفوذ‌پذيري پوسته بذر و تسريع در جذب آب و بالا رفتن دماي بافت‌ها مي‌شود. بالارفتن سرعت آماس بذر‌هاي پرتو‌دهي شده با تسريع تغييرات در متابوليسم بذر همراه مي‌باشد. آبنوشي بذر اجازه فعاليت آنزيم‌هاي هيدروليتيكي را جهت فراهم ساختن قند‌هاي اصلي، آمينواسيد‌ها و اسيد‌هاي چرب مي‌دهد. اين تركيبات به محور جنيني منتقل و جهت ساخت مواد جديد استفاده مي‌شود. هدف از انجام اين پژوهش مطالعه‌ي اثر امواج فراصوت بر جوانه‌زني، ميزان فعاليت آنزيم آلفا‌آميلاز، قند‌ها، كلروفيل، پراكسيد‌هيدروژن و برخي آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني در مرحله‌ي جوانه‌زني و گياهچه‌اي سرخارگل بود. مواد و روش‌ها: در سال زراعي 1396 در دانشكده‌ي كشاورزي دانشگاه صنعتي شاهرود، يك آزمايش در قالب طرح پايه كاملاً تصادفي با 5 تيمار و 4 تكرار انجام شد. تيمار‌هاي آزمايش شامل 5 مدت پرتو‌دهي 0، 10، 15، 20 و 25 دقيقه با دستگاه التراسونيك بود. صفات مورد سنجش عبارت بود از حداكثر جوانه‌زني، سرعت جوانه‌زني، كارايي استفاده از ذخاير بذر، وزن خشك گياهچه، فعاليت آلفا آميلاز، قند كل، قند‌هاي احيايي و غير‌احيايي، نسبت قند‌هاي غيراحيايي به احيايي، هدايت الكتريكي، گاياكول پراكسيداز، پلي فنل اكسيداز، كاتالاز، گلوتاتيونS-ترانسفراز، كلروفيل a و b. يافته‌ها: نتايج اين آزمايش نشان داد كه اثر پيش‌تيمار بذر‌ها با امواج فراصوت بر تمام صفات اندازه‌گيري شده معني‌دار بود. بيشترين ميزان درصد جوانه‌زني و وزن خشك گياهچه در مدت پرتو‌دهي 15 دقيقه حاصل گرديد. بيشترين ميزان سرعت جوانه‌زني و كارايي استفاده از ذخاير بذر در مدت‌هاي پرتو‌دهي 15 و 25 دقيقه بدست آمد. امواج فراصوت سبب افزايش فعاليت آنزيم آلفا‌آميلاز، قند كل و قند‌هاي غير‌احيايي در همه‌ي مدت‌هاي پرتودهي نسبت به شاهد گرديد. بيشترين ميزان قند‌هاي احيايي در مدت پرتودهي 25 دقيقه پرتو‌دهي مشاهده گرديد. پيش‌تمار بذر‌ها با امواج فراصوت سبب افزايش هدايت الكتريكي و غلظت پراكسيد هيدروژن در همه‌ي تيمار‌ها نسبت به شاهد گرديد. در بيشتر موارد، كليه سطوح پرتودهي موجب افزايش فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني و در نتيجه بيشتر شدن غلظت كلروفيل a و b نسبت به شاهد گرديد. نتايج: پرتو‌دهي قدرت بذر سرخارگل را افزايش داد. بهترين زمان پرتو‌دهي كه هم سبب بهبود خصوصيات جوانه‌زني و هم بهبود خصوصيات بيوشيميايي بذر‌هاي سرخارگل گرديد، 15 دقيقه پرتو‌دهي بود. به طور طبيعي هر چه سرعت جوانه‌زني و درصد بذر‌هاي جوانه زده در كشتزار‌ها بيشتر باشد، بهره‌گيري از منابع رشد نظير آب و عناصر غذايي بهتر خواهد بود. به طور كلي، امواج فراصوت با افزايش فعاليت آنزيم‌هاي جوانه‌زني، خصوصيات بيوشيميايي و شاخص‌هاي جوانه‌زني مي‌تواند به عنوان محرك جوانه‌زني، افزايش بنيه و تسريع در جوانه‌زني بذر‌هاي با جوانه‌زني پايين استفاده شود.

Background and objectives: Rapid, uniform and complete germination of seeds causes optimum seedling emergence and early growth. Early optimum growth results in more solar radiation interception and increases yield. The germination of purple coneflower is low and non-uniform. One of the reasons of low germination is low permeability of internal membranes. Seed priming is very simple procedures which can improve germination and seedling establishment. One of the biophysical ways of seed priming is pretreatment of seeds with ultrasound. Continuing wave-resulted beating increases the permeability and enhances water absorption and temperature. The increased imbibition rate accompanies with speedy changes in seed metabolism. Imbibition triggers hydrolytic enzymes activity for synthesis of main sugars, amino acids and fatty acids. These compounds are transferred to embryo axis and used for production of new materials. This experiment was aimed at studying the ultrasonic wave’s effect on germination, activity of alpha amylase, sugars, chlorophyll, hydrogen peroxide, and some antioxidant enzymes in germination and seedling stages of purple coneflower. Materials and methods: In 2016-2017, an experiment was conducted as completely randomized design with 5 treatments and 4 replications in Agriculture Faculty of Shahrood University of Technology. Treatments were irradiation durations of 0, 10, 15, 20 and 25 minutes by ultrasonication device. The measured traits were maximum germination, germination rate, seed reserve use efficiency, seedling dry weight, alpha amylase, total sugar, reducing sugars, non-reducing sugars, ratio of non-reducing to reducing sugars, electrical conductivity, hydrogen peroxide, catalase, guaiacol peroxidase, polyphenol oxidase, glutathione -S transferase, and chlorophyll a and b. Results: The analysis of variance results showed that pretreatment of seeds with ultrasonic waves affected significantly all studied traits. The highest amount of germination percent and seedling dry weight was obtained from seeds irradiated for 15 minutes. The maximum germination rate and seed reserve utilization was for irradiation durations of 15 and 25 minutes. All irradiation levels increased the activity of alpha amylase, total sugar, non-reducing sugars compared to control. The highest amount of non-reducing sugars was found for 25. Irradiation enhanced electrical conductivity and hydrogen peroxide in comparison with control. For most cases, all irradiation durations increased antioxidant enzymes and consequently enhanced amount of chlorophyll a and b in comparison with control. Conclusion: The irradiation increased seed vigor. The best irradiation duration, by which both germination and seed biochemical properties were increased, was 15 minutes. Naturally, with increasing germination rate and germination percent in farms, the utilization of growth resources like water and nutrients gets improved. Generally, ultrasonic waves with promoting activity of germination enzymes, biochemical properties and germination indices can be used as stimulator of germination, accelerator of germination of low-germinating seeds.