روش‌های موثر بر بهبود جوانه‌زنی یونجه یکساله (Medicago Scutellata) تحت تاثیر تنش‌های شوری و خشکی

مقدمه: جوانه زنی و استقرار گیاهچه از اولین مراحل رشد گیاهان زراعی است که به تنش های شوری و خشکی حساسیت بالایی دارند. از طرف دیگر سختی بذر بر کیفیت جوانه‌زنی گیاهان تاثیر می‌گذارد. هدف این مطالعه بررسی تاثیر روش‌های پیش‌تیماردهی بذر بر ویژگی‌های جوانه‌زنی یونجه یکساله بود.مواد و روش‌ها: در این مطالعه تاثیر روش های آماده سازی خراش دهی (سنباده، چاقو و ماسه)، سرمادهی (0، 5، 10 و 15 درجه سلسیوس)، امواج فراصوت (3، 6، 9، 12 و 15 دقیقه) و میدان مغناطیسی (در دو سطح 125 و 250 میلی تسلا و در زمان های 6، 12، 18 و 24 ساعت) بر جوانه‌زنی یونجه یکساله در آزمایش‌های جداگانه تحت تاثیر سطوح تنش‌های شوری و خشکی (0، 3، 6، 9 و 12 بار) بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار بررسی گردید. تعداد 20 بذر در هر پتری برای هر تیمار استفاده شد. گیاهچه‌ها در اتاقک رشد و در دمای 0.3+ 20.18 درجه سلسیوس نگهداری شدند. پس از ده روز وزن خشک گیاهچه بعد از قرارگیری در آون در دمای 70 درجه سلسیوس توزین شد. طول ریشه‌چه، طول ساقه‌چه، درصد جوانه‌زنی، سرعت رشد گیاهچه، وزن ذخایر پویا شده، درصد تخلیه ذخایر بذر و راندمان پویایی ذخایر بذر اندازه‌گیری شدند. یافته‌ها: بر اساس نتایج اولیه و با استفاده از روش تاگوچی، تیمارهای سرمادهی 15 درجه سلسیوس در هر دو تنش شوری و خشکی؛ تیمار 6 و 9 دقیقه قرار گرفتن در معرض امواج فراصوت در آزمایش تنش شوری خشکی؛ و شدت میدان مغناطیسی 250 میلی‌تسلا به مدت 6 و 9 ساعت به‌ترتیب در بررسی اثر تنش شوری و خشکی انتخاب شدند. در آزمایش تنش شوری بیشترین طول ریشه‌چه (23.47 میلی‌متر)، طول ساقه‌چه (15.76 میلی‌متر)، وزن ذخایر پویا شده (0.119 میلی‌گرم در بذر) و درصد تخلیه ذخایر بذر (58.9 درصد) در تیمار خراش‌دهی، بیشترین درصد جوانه‌زنی (47.2 درصد) در تیمار شاهد، بیشترین وزن خشک گیاهچه (0.195 میلی‌گرم) در تیمار میدان مغناطیسی و بیشترین راندمان پویایی ذخایر بذر (0.665 میلی‌گرم بر میلی‌گرم در بذر) در تیمار فراصوت مشاهده گردید. در آزمایش تنش خشکی بیشترین طول ریشه‌چه (22.84 میلی‌متر)، طول ساقه‌چه (8.09 میلی‌متر)، درصد جوانه‌زنی (49.9 درصد)، وزن ذخایر پویا شده بذر (0.096 میلی‌گرم در بذر) و درصد تخلیه ذخایر بذر (43.1 درصد) در تیمار فراصوت، بیشترین وزن خشک گیاهچه (0.09 میلی‌گرم) در تیمار میدان مغناطیسی و بیشترین راندمان پویایی ذخایر بذر (0.516 میلی‌گرم بر میلی‌گرم بذر) در تیمار شاهد مشاهده گردید. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج رابطه مستقیمی بین کاهش وزن خشک گیاهچه و کاهش پویایی ذخایر بذر وجود دارد، اما دو تیمار خراش‌دهی و امواج فراصوت به‌ترتیب در مقاومت گیاهچه‌ها به تنش شوری و خشکی تاثیر معنی‌داری داشتند. همچنین مشخص گردید که، استفاده از امواج فراصوت و خراش‌دهی درصد جوانه‌زنی را افزایش داد. بنابراین گیاهچه‌های قوی‌تر تولید شده، که مقاومت بیشتری در مقابل تنش‌های شوری و خشکی نشان دادند. تفاوت بین تیمارها در قالب جوانه‌زنی و رشد گیاهچه همزمان با افزایش شدت تنش، افزایش یافت. این ویژگی‌ها منجر به افزایش پویایی ذخایر بذر گردید. همچنین روش‌های پیش‌تیماردهی باعث افزایش طول کوتیلدون و تقویت بنیه گیاهچه گردیدند. با توجه به نتایج به‌دست آمده می‌بایست مطالعات بیشتری در رابطه با فعالیت آنزیم‌ها و یا هورمون‌های موثر بر پویایی ذخایر بذر در مواجهه با تنش‌های شوری و خشکی صورت پذیرد.

Effective Methods for Improving Seed Germination of Medicago scutellata Affected by Salinity and Drought Stresses

DOR: 98.1000/23831251.1399.7.121.13.1.1585.1610Extended AbstractIntroduction: Germination and seedling establishment are the primary stages of crop growth that are highly sensitive to salinity and drought stresses. On the other hand, seed hardness affects the quality of plant germination. Therefore, the aim of this study was to analyze the effect of seed pretreatment on germination characteristics of Medicago scutellata var Rabinson.Material and methods: In the present study, the effects of pretreatment methods of scarification (sand paper, knife and sand), stratification (0, 5, 10, and 15 °C), ultrasonic waves (3, 6, 9, 12, and 15 min), and magnetic field (two intensities of 125 and 250 mT in 4 times exposure by 6, 12, 18, and 24 h) on seed germination of annual medic germination affected by salinity and drought stresses (0, 3, 6, 9, and 12 bar) were investigated with three replications. Twenty seeds per Petri dish were used for each treatment. Seedlings were incubated in the dark at 20/18 ±0.3 °C in a growth chamber. After ten days, the dry weight of the seedling was obtained after oven drying at 70 °C. Root length, shoot length, seed germination percentage, seedling growth rate (SLGR), the weight of mobilized seed reserve (WMSR), seed reserve depletion (SRDP), and seed reserve utilization efficiency (SRUE) were measured.Results: Based on the preliminary results using Taguchi method, the 15 °C stratification treatments under salinity and drought, 6 and 9 min of exposure to ultrasonic waves under salinity and drought, and magnetic field intensity of 250 mT for 6 and 9 h were chosen for the experiment of salinity and drought, respectively. In salinity experiment, the maximum root length (23.47 mm), shoot length (15.76 mm), weight of mobilized seed reserve (0.119 mg per seed), and seed reserve depletion percentage (58.9 %) was in scarification treatment; the maximum seed germination (47.2 %) was observed in control treatment; the maximum seedling dry weight (0.195 mg) was identified in magnetic field treatment; and the maximum seed reserves utilization efficiency (0.665 mg.mg.seed1) was obtained in ultrasonic waves treatments. In drought experiment, the maximum root length (22.84 mm), shoot length (8.09 mm), seed germination (49.93 %), the weight of mobilized seed reserve (0.096 mg per seed), and seed reserve depletion percentage (43.1 %) was measured in ultrasonic treatment; the maximum seedling dry weight (0.09 mg) was found in magnetic field treatment; and the maximum SRUE (0.516 mg.mg.seed1) was observed in control treatment.Conclusions: According to the results, there is a direct relationship between the decline in seedling dry weight and the decline in the weight of mobilized seed reserve. However, the scarification and ultrasonic waveschr('39') treatments had significant effects on seedlings resistance to salinity and drought, respectively. Furthermore, the use of ultrasonic waves and scarification produced higher germination percentage and more vigorous seedlings under drought and saline conditions. In terms of germination and seedling growth, the differences among the treatments increased by the increase in stress intensity. This advantage led to greater seed reserve utilization. Moreover, pretreatment methods resulted in longer cotyledon length and improvement in vigorous seedlings. Future studies should focus on the study of enzymes activity and/or hormones affecting seed reserve utilization rate in response to drought and salinity stress. Highlights:1 The most sensitive growth stage of annual medic (seedling production stage) to salinity and drought stress was evaluated.2 Various pretreatments to improve the germination of annual medic to enter crop rotation in arid and semiarid regions due to selfseeding and short growing period were investigated.