بهبود رشد و کاهش جذب سدیم و کلر

اسید سالیسیلیک

جو

بهبود رشد

اسید جاسمونیک

جو

بهبود رشد و ظرفیت فتوسنتزی

تیامین

آفتابگردان

بهبود جذب پتاسیم و افزایش نسبت آب برگ

*منبع : کافی و همکاران، ۱۳۸۸
۱-۸- بذر
۱-۸-۱- اهمیت بذر
با توجه به روند افزاینده جمعیت، نیاز به تولید غذا روز به روز بیشتر احساس می­گردد و این امر وابسته به جوانه‌زدن هر دانه­ای است که در خاک کاشته می­ شود. سهم بذر در تأمین احتیاجات بشر در مقایسه با سایر اعضای گیاهی از اهمیت خاصی برخوردار است، مثلاً بیش از ۵۰ درصد انرژی مورد نیاز بدن انسان را بذور غلات تأمین می­نماید (تاجبخش، ۱۳۷۵). اهمیت بیولوژیکی بذر، حفاظت و تغذیه سلول­های زنده جنین جهت استقرار گیاهچه است. بذرها علاوه بر آن­که عامل اساسی تکثیر برای بسیاری از گیاهان زراعی محسوب می­شوند، می­توانند محصول نهایی گیاه زراعی نیز باشند (رحیمیان، ۱۳۷۵؛ Black & Bewley, 2000).

۱-۸-۲- تکنولوژی­های تقویت­کننده بذر
بذرها طی جوانه‌زنی در معرض دامنه وسیعی از شرایط محیطی قرار می­گیرند. سازگاری با این شرایط عموماً باعث ایجاد استقرار گیاهی خوبی در رنج وسیعی از شرایط محیطی می­ شود، ولی دست­یابی به کارایی بهینه بذر غالباً اندک است. برای دست­یابی به پوشش گیاهی بهینه در کشاورزی نیاز به جوانه‌زنی سریع و یکنواخت تمام بذور است. سیستم­های مدرن تولید گیاهی نیازمند دقت بسیار زیادی در استقرار گیاه است (Salter, 1985). کاربرد مکانیزاسیون در سیستم­های مدرن کشت گیاهان، تقاضا برای جوانه‌زنی سریع، یکنواخت و کامل را افزایش داده است. نیاز به تراکم­های بالای گیاهی و پوشش ­های گیاهی یکنواخت برای برداشت مکانیکی، باعث توجه روزافزون به کشت گیاهان، تقاضا برای جوانه‌زنی سریع، یکنواخت و کامل را افزایش داده است (Taylorson, 1989).
به تیمارهایی که بعد از برداشت ولی قبل از کاشت بذر، جهت بهبود کیفیت و جوانه‌زنی بذر یا رشد گیاهچه، روی بذر اعمال می­ شود، تکنیک­های تقویت کننده بذر (Seed Enhancment Technology) گفته می­ شود. تکنولوژی­های تقویت کننده بذر، کارایی بذر تحت رژیم­های خاص و با تجهیزات کاشت مخصوص را بهبود می­بخشد. روش­های گوناگونی برای رسیدن به این هدف به کار گرفته شده ­اند و بسیاری از آن­ها کاربرد تجاری دارند (Copland & Mcdonald, 1995).
سه تکنیک متداول روش­های تقویت‌کننده بذر عبارتند از :
۱- تیمارهای بیولوژیکی بذر (Biological Seed Treatments).
۲- پوشش­دار کردن بذر (Seed Coating).
۳- پرایمینگ بذر (Seed Priming).
۱-۹- پرایمینگ
پرایمینگ بذر به فرآیندی گفته می­ شود که بذر طی آن آب جذب می­ کند و فعل و انفعالات اولیه لازم برای جوانه‌زنی رخ می­دهد، ولی جذب آب به حدی نیست که اجازه خروج به ریشه­چه داده شود (Copland & Mcdonald, 1995). تحقیقات بسیار مفیدی روی اهمیت پرایمینگ بذر و عوامل مؤثر بر موفقیت آن انجام شده است. کیفیت بذر می ­تواند به طرق گوناگون بهبود یابد. اصلاح و انتخاب، اساسی­ترین روش­ها هستند؛ ولی بسیار گران و وقت­گیر می­باشند. پرایمینگ بذر درحال حاضر امید بخش­ترین روش برای افزایش کیفیت بذر است (Taylorson, 1989).
۱-۹-۱- انواع روش­های پرایمینگ بذر
در پرایمینگ بذر، پتانسیل اسمزی و پتانسیل ماتریک نقش دارند. پتانسیل ماتریک از کاهش سطح انرژی آب به دلیل چسبیدن به دیواره سلولی، پروتئین­ها و کلوئیدهای خاک ایجاد می­ شود. وجود پتانسیل اسمزی به دلیل کاهش سطح انرژی آب بر اثر حل‌شدن مواد محلولی مثل نمک­ها و قندها است. در پرایمینگ بذر، پتانسیل آب توسط کنترل پتانسیل ماتریک یا اسمزی در محیط اطراف بذر کنترل می­گردد. اسموپرایمینگ از شروع فاز ΙΙΙ (در مراحل آماس اولیه بذر) جلوگیری کرده و زمان­های واکنش در فاز ΙΙ را طولانی می­ کند. اثرات مثبت پرایمینگ بعد از آبگیری مجدد دیده می­ شود (Black & Bewley, 2000). سه تکنیک در پرایمینگ تجاری بذر، رایج است که عبارتند از : هیدروپرایمینگ، اسموپرایمینگ و پرایمینگ ماتریکسی (Black & Bewley, 2000).
۱-۹-۲- هیدروپرایمینگ
هیدروپرایمینگ، ساده­ترین راه برای آبگیری بذور است و عبارت است از خیساندن بذور در آب و سپس خشک کردن آن­ها قبل از آن­که جوانه‌زنی صورت گیرد. این تکنیک استفاده از مواد شیمیایی را کاهش می­دهد. این روش به طور موفقیت­آمیزی برای بسیاری از گیاهان استفاده می­ شود (Black & Bewley, 2000).
۱-۹-۳- اسموپرایمینگ
اسموپرایمینگ، فرایند خیساندن بذر در محلول اسمزی با پتانسیل آب پایین، به منظور کنترل مقدار جذب آب توسط بذر می­باشد. در این تکنیک از موادی استفاده می­ شود که پتانسیل اسمزی محیط اطراف بذر را کاهش می­ دهند. پلی ­اتیلن گلیکول، نیترات پتاسیم، مانیتول و نمک­های دیگر و ترکیبات دارای وزن مولکولی بالا، مثال­هایی از مواد مورد استفاده برای تهیه محلول­های اسمزی می­باشند. نمک­ها و مانیتول به طور وسیعی به عنوان محلول­های اسمزی استفاده شده ­اند، ولی هر دو توسط بذر جذب می­شوند و در برخی موارد، باعث بروز اثرات سمی می­گردند. اسموپرایمینگ در مورد گیاهان دانه­ریز موفق­تر از گیاهان دانه درشت مثل سویا و ذرت بوده است (Bradford, 1995).
۱-۹-۴- پرایمینگ ماتریکسی
روش دیگر برای پرایمینگ بذور، استفاده از حامل­های جامد با پتانسیل­های اسمزی پایین است. مواد این نوع پرایمینگ، پتانسیل آب را از طریق کاهش پتانسیل ماتریک آب به دنبال چسبیدن به سطوح اجزاء کنترل می­ کنند. بذور با موادی که دارای سطح وسیع، غیرمحلول و فعالیت شیمیایی اندک هستند، مخلوط می­شوند (Taylor et al., ۱۹۸۸).
حاملی که بدین منظور به کار می‌رود باید دارای پتانسیل ماتریکی کم، حلالیت کم در آب، ظرفیت بالای نگهداری آب، نسبت سطح به حجم بالا، عدم سمیت برای بذر و توانایی چسبیدن به سطح بذر باشد. از موادی که بدین منظور به کار می­روند، می‌توان ورمی‌کولیت و پیت­ماوس را نام برد. پرایمینگ ماتریکسی، در واقع تقلیدی از فرآیندهای طبیعی جذب آب از خاک توسط بذر می‌باشد. این روش در بهبود کارایی بذر بسیاری از گیاهان دانه­ریز و دانه‌درشت موفق بوده است (Khan, 1992).
۱-۹-۵- روابط آب در پرایمینگ
هر روز به تعداد محققانی که به بیولوژی بذر با هدف درک و کنترل بسیاری از جنبه‌های جوانه‌زنی و استقرار گیاهچه علاقه­مند می‌شوند، افزوده می‌گردد. متخصصین فیزیولوژی جوانه‌زنی را به صورت خروج ریشه­چه از پوسته بذر تعریف کرده‌اند، در حالی‌که برخی دیگر جوانه‌زنی را از سرگیری رشد جنین که منجر به شکافته­شدن پوسته و ظهور گیاهچه می‌شود، می‌دانند (سرمدنیا، ۱۳۷۵). حضور آب به عنوان مهم­ترین عامل فیزیولوژیکی لازم برای جوانه‌زنی بذر شناخته شده است؛ و این مطالب که چه مقدار آب و تحت چه فشارهای فیزیکی لازم است، همیشه یک سوال اساسی بوده است. پتانسیل آب (Ψ) تخمینی از موقعیت انرژی آب در بذر است و بیان­گر قابلیت شرکت آب در فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی در بذر می­باشد. این موضوع در گونه‌های مختلف فرق می‌کند ولی به طورکلی وقتی اتفاق می‌افتد که پتانسیل آب محیط بذر بین صفر و ۲- مگاپاسگال باشد (Khan, 1992).
مهم­ترین رویدادهایی که در طی جوانه‌زنی اتفاق می‌افتد به ترتیب عبارتند از : جذب آب، فعالیت آنزیمی، شروع رشد جنین، پارگی پوسته بذر و سبزشدن گیاهچه (سرمدنیا، ۱۳۷۵). توانایی جذب آب به پتانسیل آب سلول و سه نیروی زیر بستگی دارد.
۱- نیروی ماتریک؛ دیواره سلولی و اجزای درونی سلول نظیر میتوکندری‌ها و ریبوزوم‌ها به واسطه وجود غشاها مشخص شده‌اند. این غشاها دارای بارهایی هستند که مولکول ها آب را جذب و بدین وسیله به پتانسیل کل آب سلول کمک می­ کنند.
۲- غلظت اسمزی سلول؛ غلظت بالاتر مواد محلول سبب جذب بهتر آب می­ شود.
۳- فشار تورژسانس سلول؛ با ادامه ورود آب به سلول، نیروی آماسی به نام فشار تورژسانس بر دیواره سلول وارد می­ شود. برخلاف نیروی ماتریک دیواره سلولی و غلظت اسمزی که مولکول­های آب را به داخل سلول هدایت می­ کنند، فشار تورژسانس که در نتیجه نیروی بازدارنده دیواره سلولی است، منجر به توقف جذب آب می­ شود.
بذر خشک به واسطه محتوای رطوبت پایین، متابولیسم کمی دارد. به مجرد جذب آب توسط بذر، تغییرات محسوسی در متابولیسم آن رخ می­دهد. وجود یک الگوی سه مرحله­ ای جذب آب در طی فرایند جوانه‌زنی به اثبات رسیده است (شکل ۱-۱) (Black & Bewley, 2000).