دانلود تحقیق جوانه زنی

زمستان 85

خواب بذر

بذر رسیده موجودی متراکم و مستقل بیولوژیکی است که تحت شرایط مناسب دارای قدرت جوانه زدن جهت تشکیل گیاه جدید می باشد. اگر بذوری که تازه از مزرعه برداشته شده باشد کاشته شوند، معمولا جوانه نخواهند زد. در عین حال تعدای از بذور گیاهان زراعی از این قاعده مستثنی هستند، زیرا اصلاح انتخابی آن ها دوره جواب را کوتاه کرده است، اما بیشتر گونه ها بذوری تولید می کنند که هنگام رسیدن جوانه نخواهند زد. ان ها در این هنگام در حالت خواب هستند. خواب بذر به تاخیر در جوانه زدن آن بعد از رسیدن یا تشکیل شدن اطلاق می شود. گاهی اوقات این خواب بر اثر فقدان محیط مساعدمی باشد، مانند بذوری که در کیسه ها در انبار یا مغازه می ماند، اما معمولا این خواب بر اثر عللی غیر از این می باشد. اگر قرار باشد بذر به مدت کوتاهی بعداز تشکیل شدن در مزرعه جوانه بزند، امکان زنده ماندن گیاه بسیار کم می شود. چنین بذری در اواخر تابستان یا پاییز جوانه زده و گیاهان جوان بر اثر سرمای زمستان از بین خواهند رفت.

در صورتی که اگر مکانیسم هایی وجود داشته باشد که جوانه زدن را تا بهار سال بعد به تاخیر اندازد، امکان زنده ماندن گیاه جوان بسیار بیشتر خواهد شد و این ارزش خوب بذر را می‌رساند. در حقیقت خواب بذر جوانه زدن ان را تا زمانی که امکان زنده ماندن کمتر گردد به تاخیر می اندازد.

تکامل جهت جلوگیری از جوانه زدن بذور رسیده روش هایی را ابداع کرده است. در این جا نه تنها انواع متعدد خواب بذر وجود دارد، بلکه معمولا در هر بذر معین بیشتر از یک نوع خواب دیده‌می‌شود.‌ اگر هر یک از این خواب‌ها شکسته‌نشود، از جوانه‌زدن بذر جلوگیری‌به عمل‌خواهند‌آمد.

این خواب ها کدام اند؟

خواب پوسته بذر

گروهی از خواب های بذور گیاهی خواب پوسته بذر می باشد. این نوع خواب ها در درون پوسته قرار دارندو اولین نمونه آن ها خواب پوسته بذری است که نسبت به اب غیر قابل نفوذ می‌باشد. این نوع خواب در حبوبات و لاله های ابی متداول می باشد. اب جهت جوانه زدن بذر لازم است و پیش از هرگونه فعالیت فیزولوژیکی توام باجوانه زدن باید جذب آب صورت بگیرد.

این پدیده غیر منتظره نیست، زیرا فعالیت انزیم ها احتیاج به آب دارد و همین طور بیش از اینکه اعمال بزرگ شدن سلول اتفاق می افتد آب برای ایجادفشار تورژسانس لازم و ضروری می باشد. اگر بذر نتواند میزان آب خود را افزایش دهد، نمی تواند جوانه بزند. غیر قابل نفوذ بودن پوسته بذر را می‌توان با قرار دادن شبانه آن در آب و توزین مجدد تعیین کرد. اگر وزن هر دو یکی باشد، پوسته بذر نسبت به آب غیر قابل نفوذ خواهد بود. اگر بذر آب دیده به مراتب دارای وزن بیشتری باشد، مسئله غیر قابل نفوذ بودن وجود نخواهد داشت.

اگر بذر درخت اقاقیا انتخاب شود، این نوع بذر نسبت به آب غیر قابل نفوذ است. در حقیقت بذر گیاه مزبور را می توان تا 15 سال در آب قرار داد و هیچ گونه جذب آب در آن انجام نگیرد. تنها زمانی که پوسته بذر صدمه ببیند خواب شکسته می شود. نمونه های دیگر گیاهانی که چنین بذوری تولید می کنند گونه هایی از خانواده های بقولات، نیلوفر آبی، کریستاسه، نلومبواسه و پنیریک شامل گونه هایی چون ارغوان، لوتوس آبی، پنبه، بامیه، درخت خرنوب و نیز symphorcarpus spp می‌باشد.

نوع دیگر خواب پوسته بذر بر اثر غیر‌قابل نفوذ بودن آن نسبت به گازها بویژه گاز کربنیک و اکسیژن می باشد. این نوع خواب در گیاهان بذر باریک و توق (رزدان) متداول است. نظر به اینکه سرعت تنفس در بذور رسیده کم می باشد و پیش از جوانه زدن مقدار آن افزایش می یابد تا انرژی لازم جهت بزرگ شدن سلولی را فراهم آورد، بنابراین تبادلات گازی جهت جوانه زدن بذر ضروری است. در صورتی که بذر نتواند مقدار کافی اکسیژن از هوا بگیرد و یا گاز کربنیکی را که در اثر تنفس جمع می شود بیرون نراند، چنین افزایشی در تبادلات گازی صورت نخواهد گرفت. این نوع خواب را می توان با صدمه زدن به پوسته بذر از بین برد.

جوانه زدن شامل رشد جنین و بنابراین افزایش در اندازه آن می باشد.

در صورتی که پوسته بذر سخت باشد و مانند پوشش مستقیم عمل کننده این افزایش در آن صورت نمی گیرد. خوابی که براثر مقاومت مکانیکی پوسته بذر به وجود می اید در گیاهانی مانند گردو، آلو و سماق صاف، علف هرز قازایاغی، با رهنگ آبی و خردل یافت می شود. این خواب هم باید در اثر صدمه مکانیکی پوسته بذر شکسته شود.

چهارمین و آخرین نوع، خواب پوسته بذر در اثر وجود مواد شیمیایی بازدارنده در درون پوسته می باشد. کلیه بذور گندم دانه سفید بعد از رسیدن می توانندجوانه بزنند، اما در ارقام دانه قرمز به علت وجود مواد بازدارنده در پوسته بذر درجات گوناگون خواب در آن ها دیده می شود. بذر آن ها هنگامی جوانه خواهد زد که ماده بازدارنده از آن ها بیرون رانده شود.

سه نوع اول خواب پوسته بذر یعنی غیر قابل نفوذ بودن نسبتبه آب، غیرقابل نفوذ بودن نسبت به گازها و پوسته های سخت که مقاومت مکانیکی غیر قابل نفوذی را به وجود می آورند با عمل خراش دهی پوسته بذر از بین می رود. خراش دهی عبارت از روشی است که طی آن پوسته بذر صدمه می بیند. این روش ممکن است به صورت طبیعی یا مصنوعی انجام گیرد، اما نتیجه یکی خواهد بود. طی این عمل پوسته بذر شکسته شده و خواب بذر از بین می رود.

بیشتر عملیات خراش دهی در مزرعه به صورت بیولوژکی صورت می گیرد و در طی آن پوسته بذر توسط موجودات ذره بینی که آن را به عنوان غذا مورد استفاده قرار می دهند از بین می رود. اکثر عملیات مزبور چه در مزرعه و چه در آزمایشگاه از لحاظ نوع عمل شیمیایی محسوب می شوند. در آزمایشگاه خواب پوسته بذر اغلب با قرار دادن بذر در محلول های شیمیایی،مانند الکل، اسید سولفوریک و یا حتی اب گرم به مدت معینی از بین می رود اگر آب گرم روی همه بذور درخت خرنوب sporobolus    sp بریزیم بسیاری از آن ها جوانه خواهند زد و در عین حال بسیاری ازبذور دیگر احتیاج به مواد شمیایی قوی تر دارند و بذور سماق باید در اسید سولفوریک غلیظ به مدت2-1 ساعت قرار داد. این روش مشکلی است و نشان دهنده مقاومت برخی از پوسته های بذور می باشد. عملیات شیمیایی شکستن خواب در بذر در مزرعه با عمل اسیدکربنیک در آب و یا سایر مواد تولید شده توسط موجودات زنده و یا موا شیمیایی که پوسته بذر را بتدریج تجزیه می کند و از آنجا خواب بذر از بین می رود انجام می گیرد. در شرایط طبیعی ممکن است خراش دهی بر اثر یخ زدن و گرم شدن متناوب بذوری که در پاییز، زمستان و بهار در هوا قرار می گیرد. این اعمال هر دو باعث بوجود آمدن فشار روی پوسته بذر و در نهایت شکاف خوردن آن می شود. بالاخره، پوسته بذر را ممکن است با عملیات مکانیکی خراش‌دهی مانند شکستن‌خواب در آزمایشگاه در اثر بریدن و یا سوهان‌زدن یا براثر صدمه زدن پوسته بذر با ماده ساینده هایی مانند سمباده و یا خراش دادن با شن انجام داد.

 Dalea spinosa گیاهی است که در رسوبات خشک نواحی صحرائی رشد می کند. بذور این گیاه به زمین می افتد و با شن موجود در زیر این درخت کوچک مخلوط می گردد. هنگامی که باران شدیدی در منطقه شروع به باریدن می کند رسوبات خشک مانند رودخانه ای خروشان عمل کرده و بذور گیاه و شن را پوسته بذر را فرسایش داده و با توقف جریان آب بذر آماده جوانه زدن می گرداند و این خود مقدار آب کافی را برای رشد و زنده ماندن گیاه جوان تضمین می کند.

بدین ترتیب روشن است که گیاهان دارای چندین نوع خواب پوسته بذر می باشند و طبیعت نیز به روش های گوناگونی این خواب را از بین می برد. با وجود این شکستن طبیعی خواب بذر احتیاج به زمان دارد، یعنی زمانی پیش از جوانه زدن بذر که به آن اجازه زنده ماندن در سرمای زمستان را می‌دهد.

خواب بذر در اثر وجود ماده بازدارنده

نوع معمولی دیگر خواب بر اثر وجود مواد بازدارنده ای است که در میوه تولید شده و به درون بذر رفته و در آنجا از عمل جوانه زدن جلوگیری به عمل می آورند. چنین خواب هایی در چندین گیاه صحرائی و همین طور در بذر گوجه فرنگی، سیب، گلابی، و برخی از مرکبات و.... یافت می‌شود. آیا این غیر طبیعی نیست که هنگام خرید سیب از مغازه، گیاه سیب جوانی را پیدا کنیم که روی میوه رشد کرده است؟ اثبات وجود مواد بازدارنده در سیب کار مشکلی نیست. کافی است که آب سیب را گرفته و از کاغذ صافی عبور دهید و آن را در تشتک پتری یا ظرف دهانه گشاد سرپوشیده ای قرار دهیم بذوری که در خواب نیستند روی کاغذ پاشیده و منتظر جوانه زدن آن ها بشویم. در این جا حتی لازم نیست بذور همان گیاه به کار برده شود. مثلا آب میوه درخت خرنوب از جوانه زدن بذور گندم جلوگیری می کند. می توان از طریق از بین بردن ماده بازدرنده در درون میوه به همان نحوی که در عین پوسیدن اتفاق می افتد این نوع ممانعت را از بین برد. در گیاهان صحرائی که دارای چنین خوابی می باشند می توان با شست و شوی ماده بازدارنده از میوه توسط آب آن را از بین برد. در حالت طبیعی این عمل احتیاج به آب باران کافی داردو در طی آن وجود آب کافی در خاک که برای زنده ماندن گیاه لازم است تضمین خواهد شد. در برخی میوه ها اسید آبسزیک ماده بازدارنده می باشد.

نوع جالب دیگر خواب که اخیرا جزئیات بیشتری درباره آن مورد مطالعه قرار گرفته است خوابی است که از جنین آندوسپرم منشا می گیرد. این نوع خواب بر اثر وجود ماده بازدارنده یا کمبود مواد متابولیکی می باشد. برای از بین رفتن چنین خوابی لازم است بذر در نور قرار گیرد. بسیاری برگ نازک ها، کاهو، کاج ها، شاهی،epilobium, oenothera spp mimulus  ringens بعضی از ارقام توتون و آلاله از گونه هایی هستند که بذرشان دارای این نوع خواب می باشند. برای این بذور نه تنها نور لازم است، بلکه رنگ یا طول موج مناسب نور نیز مهم می باشد.

نور قرمز با طول موج 660 میلی میکرون این خواب را از بین خواهد برد، در صورتی که نور مادون قرمز با طول موج تقریبا 730 میلی میکرون عمل مزبور را انجام نخواهد داد. نه تنها نور مادون قرمز خواب را از بین نمی برد، بلکه عمل نور قرمز را هم معکوس می کند و به بذوری که تحت شرایط نور قرمزقرار گرفته اند اجزه جوانه زدن نمی دهند. مثلا هنگامی که بذر کاهو تازه برداشت می‌شود تا زمانی که در معرض نور قرمز قرار نگیرد ممکن است جوانه نزند.

اما این بذر بعد از قرار گرفتن در نور قرمز در نور مادون قرمز قرار گیرد جوانه نخواهد زد.می توان این آزمایش ها را با تناوب نور قرمز و مادون قرمز به دفعات زیاد تکرار کرد. اما این که برگ جوانه می زند یا نه بستگی به نوری دارد که آخرین بار به آن تابیده میشود. اگر این نور قرمز باشد، بذر جوانه می زند و اگر فروسرخ باشد جوانه نخواهد زد. بر حسب اتفاق جبرالین می تواندبه جای نور قرمز عمل‌کند، اگر این بذر در محل جبرالین خیسانده شوند، حتی در تاریکی هم جوانه‌خواهد‌زد.

چگونگی کنترل جوانه زدن توسط فیتوکروم معلوم نیست، اما این نوع خواب در اثر جلوگیری از بزرگ شدن سلول به وجود می آید، بنابراین فیتوکروم باید بزرگ شدن سلول را در این بذور کنترل کنند و این عمل یا توسط کنترل مواد ممانعت کننده و یا مواد متابولیکی ضروری انجام می شود.

برخی بذور برای جوانه زدن احتیاج به نور دارند و بعضی دیگر در برابر نور جوانه نخواهند زد، مانند بذور اغلب سوسن ها، تاتوره، بسیاری از هیدروفیلاسه ها و خشخاش کالیفرنیایی. مکانیسم جنین خوابی نیز ممکن است با دخالت فیتوکروم باشد، اما جزئیات آن هنوز شناخته نشده است. همین طور این خواب با خواب جنین و یا آندوسپرم همراه است.

نوع دیگر خواب معمول که از جنین یا آندوسپرم منشا می گیرد جهت شکسته شدن احتیاج به درجه حرارت  پایین دارد. با انبار کردن چنین بذری در خاک مرطوب یا خاک برگ به مدت3-2 ماه درc قدرت جوانه زدن آن ها بازگردانده می شود. در مزرعه چنین خوابی هنگام زمستان در صورتی که درجات حرارت به اندازه کافی پایین بماند و زمان هم کافی باشد شکسته می شود. اگر درجه حرارت در مدت لازم به اندازه کافی پایین نماند بذر جوانه نخواهد زد. این نوع خواب در سیب، هلو و سرو کوهی، نمدار، نوعی شمشاد، زنبق، درخت زبان گنجشک، گل سرخ، طوق یا رزدان و کاج و... وجود دارد. خوابی را که در اثر عملیات سرما دهی شکسته شده است می توان با کمبود اکسیژن، آب اضافی و یا درجه حرارت زیاد معکوس کرد. علت چنین خوابی هم معلوم نیست.

جنین نارس

نوع دیگری خواب که با جنین همراه می باشد، اما غیر متداول است، جنین های نارس در بذور رسیده می باشد. در این گیاهان زمانی که بذر می رسد و آماده برداشت می گردد جنین به اندازه کافی نرسیده است تا جوانه بزند.بنابراین جوانه زدن بذر تا رسیدن جنین به تاخیر می افتد. بذوربسیاری از ثعلب ها، درختان آلاش زبان گنجشک اروپایی،gnetum  sp و درخت معبد نمونه هایی از این خواب را دارا می باشند.

کمبودهای مواد شیمیایی

نوعی علف خنازیر که در ایالت کارولینا یافت می شود نوعی خواب غیر متداول دارد که با جنین همراه می باشد. در این حالت خواب بر اثر فقدان مقدار کافی پیورین به اندازه کافی به جنین نرسد بذر جوانه نخواهد زد. بذر این گیاه ماده مزبور را فقط از علف هایی می گیرد که بتوانند به عنوان گل روی آن زندگی کند. بذری که روی خاک می افتد تا زمانی که علف کنار آن رشد نکند قادر به جوانه زدن نخواهد بود. از این علف ها پیورین لازم به درون خاک حرکت کرده و بالاخره راه خود را به سوی بذر نوعی علف خناریز پیدا می کند و به آن اجازه جوانه زدن می دهد و سپس گیاه جوان می تواند به صورت انگل مجاور علف رشد کند. این هم نوع دیگری خواب می باشد که جوانه زدن بذر را تا زمانی که گیاه جوان شانس خوبی جهت زنده ماندن دارد به تاخیر می اندازد.

مواد بازدارنده موجود در خاک

نوع دیگر خواب بذر در اثر وجود مواد شیمیایی بازدارنده در خاک پدید می آید. مثلا چند ماده بازدارنده عمل جوانه زدن را می توان از بذور و سایر اندام های گیاهی استخراج کرد. این مواد از خاک به درون بذور حرکت کرده و از جوانه زدن آن جلوگیری می کنند و بدین وسیله قدرت رقابت گیاه برای نور، آب و سایر عناصر غذائی کاهش یافته و یا از بین می رود.

مطالعات خواب بذور گیاهی به علت این که آن ها اغلب دارای دو یا سه نوع خواب می باشند اغلب بی نتیجه می ماند. مثلا بذور گیاه ارغوان دارای پوسته غیر قابل نفوذ بوده و جهت شکستن خواب آن به درجه حرارت پایین نیاز دارد. اگر یکی از این عوامل خواب شکسته شود، بذر ممکن است هنوز به حالت خواب باقی بماند. ممکن است این امر برای دانشمندان خسته کننده باشد اما برای بذر مفید است و به نهال های بذری فرصت بیشتری داده و بهتر زنده ماندن آن‌ها و ازدیاد آن ها را تضمین می کند.