تاثیر امواج فراصوتی بر جوانه‌زنی، فعالیت آنزیم‌های آلفا‌آمیلاز و آنتی‌اکسیدانی و قند‌ها در سرخارگل

سابقه و هدف: جوانه‌زنی سریع، یکنواخت و کامل بذر‌ها باعث سبز شدن مطلوب و رشد اولیه‌ی سریع گیاه می‌شود. رشد اولیه‌ی مطلوب سبب دریافت بیشتر تشعشع خورشیدی و افزایش عملکرد می‌گردد. جوانه‌زنی بذور سرخارگل کم و نامنظم می‌باشد. یکی از دلایل جوانه‌زنی پایین بذور سرخارگل، نفوذ‌پذیری اندک غشاهای داخلی می‌باشد. پرایمینگ بذر شامل روش‌های بسیار ساده‌ای است که می‌تواند در جوانه‌زنی بهتر و استقرار مطلوب‌تر گیاهچه موثر باشد. یکی از روش‌های بیو‌فیزیکی پرایمینگ بذر، پیش‌تیمار بذر‌ها با امواج فراصوت می‌باشد. ضربه‌های ممتد امواج فراصوت سبب افزایش نفوذ‌پذیری پوسته بذر و تسریع در جذب آب و بالا رفتن دمای بافت‌ها می‌شود. بالارفتن سرعت آماس بذر‌های پرتو‌دهی شده با تسریع تغییرات در متابولیسم بذر همراه می‌باشد. آبنوشی بذر اجازه فعالیت آنزیم‌های هیدرولیتیکی را جهت فراهم ساختن قند‌های اصلی، آمینواسید‌ها و اسید‌های چرب می‌دهد. این ترکیبات به محور جنینی منتقل و جهت ساخت مواد جدید استفاده می‌شود. هدف از انجام این پژوهش مطالعه‌ی اثر امواج فراصوت بر جوانه‌زنی، میزان فعالیت آنزیم آلفا‌آمیلاز، قند‌ها، کلروفیل، پراکسید‌هیدروژن و برخی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در مرحله‌ی جوانه‌زنی و گیاهچه‌ای سرخارگل بود. مواد و روش‌ها: در سال زراعی 1396 در دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود، یک آزمایش در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با 5 تیمار و 4 تکرار انجام شد. تیمار‌های آزمایش شامل 5 مدت پرتو‌دهی 0، 10، 15، 20 و 25 دقیقه با دستگاه التراسونیک بود. صفات مورد سنجش عبارت بود از حداکثر جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، کارایی استفاده از ذخایر بذر، وزن خشک گیاهچه، فعالیت آلفا آمیلاز، قند کل، قند‌های احیایی و غیر‌احیایی، نسبت قند‌های غیراحیایی به احیایی، هدایت الکتریکی، گایاکول پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز، کاتالاز، گلوتاتیونsترانسفراز، کلروفیل a و b. یافته‌ها: نتایج این آزمایش نشان داد که اثر پیش‌تیمار بذر‌ها با امواج فراصوت بر تمام صفات اندازه‌گیری شده معنی‌دار بود. بیشترین میزان درصد جوانه‌زنی و وزن خشک گیاهچه در مدت پرتو‌دهی 15 دقیقه حاصل گردید. بیشترین میزان سرعت جوانه‌زنی و کارایی استفاده از ذخایر بذر در مدت‌های پرتو‌دهی 15 و 25 دقیقه بدست آمد. امواج فراصوت سبب افزایش فعالیت آنزیم آلفا‌آمیلاز، قند کل و قند‌های غیر‌احیایی در همه‌ی مدت‌های پرتودهی نسبت به شاهد گردید. بیشترین میزان قند‌های احیایی در مدت پرتودهی 25 دقیقه پرتو‌دهی مشاهده گردید. پیش‌تمار بذر‌ها با امواج فراصوت سبب افزایش هدایت الکتریکی و غلظت پراکسید هیدروژن در همه‌ی تیمار‌ها نسبت به شاهد گردید. در بیشتر موارد، کلیه سطوح پرتودهی موجب افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و در نتیجه بیشتر شدن غلظت کلروفیل a و b نسبت به شاهد گردید. نتایج: پرتو‌دهی قدرت بذر سرخارگل را افزایش داد. بهترین زمان پرتو‌دهی که هم سبب بهبود خصوصیات جوانه‌زنی و هم بهبود خصوصیات بیوشیمیایی بذر‌های سرخارگل گردید، 15 دقیقه پرتو‌دهی بود. به طور طبیعی هر چه سرعت جوانه‌زنی و درصد بذر‌های جوانه زده در کشتزار‌ها بیشتر باشد، بهره‌گیری از منابع رشد نظیر آب و عناصر غذایی بهتر خواهد بود. به طور کلی، امواج فراصوت با افزایش فعالیت آنزیم‌های جوانه‌زنی، خصوصیات بیوشیمیایی و شاخص‌های جوانه‌زنی می‌تواند به عنوان محرک جوانه‌زنی، افزایش بنیه و تسریع در جوانه‌زنی بذر‌های با جوانه‌زنی پایین استفاده شود.

Effect of ultrasonic waves on germination, activity of alpha amylase and antioxidant enzymes, sugars and chlorophyll of purple coneflower

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 nonuniform. 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 waveresulted 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 20162017, 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, nonreducing sugars, ratio of nonreducing 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, nonreducing sugars compared to control. The highest amount of nonreducing 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 lowgerminating seeds.