تعیین دماهای کاردینال جوانه‌زنی و مدل هیدروتایم بذر علف‌هرز خاکشیر تلخ (Sisymbrium Irio)

مقدمه: خاکشیر تلخ (sisymbrium irio l.) از مهم‌ترین علف‌های هرز پاییزه یکساله از تیره شب‌بو است که به وسیلۀ بذر تکثیر می‌شود. جوانه‌زنی یک جمعیت بذری در پاسخ به کاهش پتانسیل آب با استفاده از مفهوم هیدروتایم مدل‌سازی می‌شود. این مدل دارای خروجی‌هایی است که از نظر فیزیولوژیکی و اکولوژیکی معنی‌دار می‌باشند. یکی از پیش فرض‌های مدل هیدروتایم، توزیع نرمال پتانسیل آب پایه در میان بذرهای یک جمعیت است.مواد و روش‌ها: به منظور کمی‌سازی خصوصیات جوانه‌زنی و تعیین دماهای کاردینال جوانه‌زنی بذر علف‌هرز خاکشیر تلخ، آزمایشی در دانشگاه آزاد اسلامیواحد علوم و تحقیقات در سال 1397 انجام شد. بذرها در ژرمیناتور در معرض دماهای ثابت 5، 10، 15، 20، 25، 30، 35، 40 و 45 درجه سلسیوس قرار گرفتند. صفات درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه، طول ساقه‌چه، طول گیاهچه و وزن تر گیاهچه مورد بررسی قرار گرفتند. جهت تخمین دماهای کاردینال مدل‌های خطوط متقاطع، دندان مانند و چندجمله‌ای درجه 2 مورد استفاده قرار گرفتند. برای بررسی اثر پتانسیل آب بر جوانه‌زنی در دمای بهینه 22.80 درجه سلسیوس بذور در معرض پتانسیل‌های اسمزی (0، 0.2، 0.4، 0.6 و 0.8 مگاپاسکال) قرار گرفتند. جهت بررسی اثر کاهش پتانسیل آب بر جوانه‌زنی، از مدل هیدروتایم بر مبنای توزیع نرمال استفاده شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که که بذر خاکشیر تلخ در دماهای 5، 35، 40 و 45 درجه سلسیوس جوانه‌زنی نشان نداد و بهترین دما برای جوانه‌زنی بذر، دمای 25 درجه سلسیوس (48 درصد جوانه‌زنی) بود. بیشترین طول ریشه‌چه (4.49 میلی‌متر) در دمای 20 درجه سلسیوس مشاهده شد که اختلاف معنی‌داری با دماهای 15 و 25 درجه سلسیوس نداشت. در دمای 25 درجه سلسیوس بیشترین طول ساقه‌چه (10.19 میلی‌متر) حاصل شده اختلاف معنی‌داری با دماهای 15 و 20 درجه‌سلسیوس نداشت. با توجه به ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا، بهترین مدل جهت تعیین دماهای کاردینال جوانه‌زنی بذر خاکشیر تلخ، مدل خطوط متقاطع بود. دماهای کمینه، بهینه و بیشینه برآورد شده توسط این مدل به ترتیب 5.83، 22.80 و 37.91 درجه سلسیوس بودند. ثابت هیدروتایم و پتانسیل آب پایه (آستانه پتانسیل آب برای شروع جوانه‌زنی) بذر خاکشیر تلخ در دمای 22.80 درجه سلسیوس به ترتیب 284.28 مگاپاسکال ساعت و 1.18 مگاپاسکال براساس مدل هیدروتایم بر مبنای توزیع نرمال برآورد شد.نتیجه‌گیری: آگاهی از جوانه‌زنی و سبز شدن علف‌های هرز به پیش‌بینی پتانسیل پراکنش به مکان‌های جدید کمک می‌کند. ضریب تبیین به دست آمده (0.94) با برازش مدل ساده خطی به داده‌های کسر جوانه‌زنی واقعی در مقابل کسر جوانه‌زنی پیش‌بینی شده نشان داد که مدل هیدروتایم مبتنی بر توزیع نرمال از برازش مناسبی به داده‌های جوانه‌زنی خاکشیر تلخ برخوردار بوده است. با توجه به ضریب هیدروتایم پایین این علف هرز و مشکل خشکی که اکثر استان‌ها با آن روبروهستند پیش بینی می شود که این علف هرز در آینده در بیشتر استان ایران مشکل ساز شود.

Determination of Cardinal Temperature and Hydro Time Model of London Rocket Seed (Sisymbrium irio) Germination

DOR: 98.1000/23831251.1399.7.53.13.1.1578.41Extended abstractIntroduction: London rocket is an important winter annual weed of the mustard family (Brassicaceae), which is propagated by seed. Germination of a seed population in response to water potential reduction is modeled using the concept of hydro time. This model has outputs that are physiologically and ecologically meaningful. One of the presumptions of the Hydro time model is the normal distribution of the base water potential among the seed population.Materials and methods: In order to quantify the germination characteristics and determine the cardinal temperature of germination of London rocket (Sisymbrium irio L.), an experiment was done in 2018 at Science Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran. The seeds were placed at constant temperatures (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 °C). Germination percentage, germination rate, root length, shoot length, seedling length and seedling fresh weight were evaluated. Intersectedlines, dentlike and quadratic polynomial models were used to determine cardinal temperatures. London rocket seed germination was tested across a range of water potential (0, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 MPa) at the optimal temperature of 22.80 °C. The hydro time model, based on the normal distributions was fitted to data.Results: Results showed that seed of London rocket did not germinate at temperatures of 5, 35, 40 and 45 ° C, and 25 ° C was the best temperature for seed germination (48%). The longest root length (4.49 mm) was observed at 20 °C, which did not have significant differences with temperatures of 15 and 25 °C. The longest shoot length (10.19 mm) was obtained at 25 °C and there were not any significant differences among this temperature and temperatures of 15 and 20 °C. Similar trend with the trait of root length was observed for the trait of seedling length. The best model for estimating the cardinal temperatures in London rocket was intersectedline model with respect to coefficient of determination and mean square error. According to the intersectedlines model in London rocket, the minimum, optimum and maximum temperatures were calculated 5.83, 22.80 and 37.91 °C. According to the hydrotime model based on normal distribution, the hydrotime constant and the basewater potential (which is a threshold for germination beginning) of London rocket degree were 284.28 (MPa/h) and 1.18 (MPa) at 22.80 °C, respectively.Conclusions: Knowledge of germination and emergence of weeds also helps to predict the potential distribution to new habitats. The obtained coefficient of determination (0.94) between observed germination and predicted germination showed that the hydro time model based on normal distribution fitted well to germination percentage of London rocket seed. Due to the low hydrotime coefficient of this weed and the drought problem that most provinces face, it is expected that this weed will become more problematic in most provinces of Iran in the future. Highlights:1 The best temperature for germination of London rocket seed is 25 °C.2 The best model for estimating the cardinal temperatures in London rocket is intersectedline model3 The hydrotime constant and the basewater potential of London rocket degree based on normal distribution are 284.28 (MPa/h) and 1.18 (MPa) at 22.80 °C, respectively.