ارزیابی خصوصیات جوانه‌زنی و فعالیت آلفا و بتا آمیلاز بذر پنیرباد (Withania Coagulans) در پاسخ به خراش‌دهی و نیترات پتاسیم

مقدمه: گیاهان دارویی از ارزش و اهمیت خاصی در درمان و پیشگیری از بیماری‌ها، برخوردار هستند. گیاه پنیرباد دارای خواص تقویت‌کنندگی، ترمیم کبدی، ضدالتهاب بوده و در درمان برونشیت، آسم، زخم‌ها، اختلالات عصبی از جمله پارکینسون و آلزایمر سودمند است. ارزیابی کیفیت بذر به‌عنوان اندام تکثیر گیاهان و مهم‌ترین نهاده برای تولید محصولات زراعی و دارویی از جایگاه ویژه‌ای در تولید و کنترل و گواهی بذر برخوردار است. مطالعه خصوصیات جوانه‌زنی و زیست‌شناسی بذر گیاهان دارویی و روش‌های شکستن خواب در آن‌ها از مطالعات پایه‌ و اولیه اهلی کردن گیاهان دارویی می‌باشد. در این بین، ساییدن بذر با ساینده‌ها، پوسته بذر را تغییر داده و سبب نفوذپذیری بذرها نسبت به آب و گازها می‌شوند. محققین اظهار داشتند که خواب بذرهایی که در پوسته آن‌ها مواد متابولیکی بازدارنده وجود دارد را می‌توان به‌واسطه حذف پوسته بذر از طریق خراش‌دهی مکانیکی و اسموپرایمینگ کاهش داد. برای این منظور، تاثیر خراش‌دهی و غلظت‌های مختلف نیترات پتاسیم در زمان‌های مختلف بر ویژگی‌های جوانه‌زنی و فعالیت آنزیمی بذر پنیرباد مورد ارزیابی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: آزمایش، به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در سال 1395 در آزمایشگاه گروه زراعت دانشگاه تربیت مدرس انجام گرفت. تیمارهای آزمایش شامل، خراش‌دهی بذر (عدم خراش‌دهی و خراش‌دهی بذر با سنباده نرم)، اسموپرایمینگ از منبع نیترات پتاسیم (صفر، یک، یک و نیم و دو میلی‌گرم بر لیتر) و مدت زمان اسموپرایمینگ (هشت، 16، 24 و 32 ساعت) بود. آزمایش روی بذر پنیرباد، توده خاش انجام شد. پتری‌ها در ژرمیناتور در دمای 25 درجه سلیسیوس و در روشنایی کامل به مدت 14 روز قرار داده شدند. در این آزمایش صفات درصد و سرعت جوانه‌زنی، متوسط جوانه‌زنی روزانه، میانگین زمان جوانه‌زنی، بنیه بذر و فعالیت آنزیم‌های آلفا و بتا آمیلاز اندازه‌گیری شد.یافته‌ها: نتایج آزمایش نشان داد که در شرایط خراش‌دهی، بیشترین درصد جوانه‌زنی نهایی (69.47 درصد) با پرایمینگ بذر در غلظت یک و نیم میلی‌گرم بر لیتر نیترات پتاسیم به مدت 19 ساعت به‌دست آمد. در شرایط خراش‌دهی، به ازای هر یک میلی‌گرم بر لیتر نیترات پتاسیم در زمان‌های 16 و 32 ساعت، 0.62 و 1.17 تعداد بر روز سرعت جوانه‌زنی افزایش یافت. بیشترین میانگین جوانه‌زنی روزانه (0.15 تعداد) در غلظت یک و نیم میلی‌گرم بر لیتر نیترات پتاسیم و زمان 24 ساعت مشاهده شد و با کاهش مدت زمان پیش‌تیمار به 8 ساعت متوسط زمان جوانه‌زنی (7.39 روز) کاهش یافت. همچنین، بیشترین متوسط زمان جوانه‌زنی (9.35 روز) در زمان 32 ساعت پیش‌تیمار نیترات پتاسیم و بیشترین متوسط زمان جوانه‌زنی در شرایط عدم خراش‌دهی (9.13 روز) بوده و با اعمال خراش‌دهی متوسط زمان جوانه‌زنی (8.04 روز) کاهش یافت. فعالیت آنزیم‌های جوانه‌زنی آلفا و بتا آمیلاز تحت‌تاثیر غلظت‌های مختلف نیترات پتاسیم و خراش‌دهی قرار داشته و در غلظت‌های بالای نیترات پتاسیم از فعالیت این آنزیم‌ها کاسته شد.نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، کاربرد اسموپرایمینگ نیترات پتاسیم، از طریق ارتقاء فعالیت آنزیم‌های جوانه‌زنی و بهبود ویژگی‌های جوانه‌زنی بذر پنیرباد، موجب افزایش فعالیت آنزیم‌های هیدرولیزکننده در آندوسپرم بذرها شده که این امر سبب کاهش میانگین زمان جوانه‌زنی، افزایش سرعت و درصد جوانه‌زنی می‌گردد. در مجموع، خراش‌دهی بذر به همراه استفاده از غلظت‌های پایین نیترات پتاسیم در زمان‌های 16 الی 24 ساعت برای شکست خواب بذر گیاه پنیرباد توصیه می‌گردد.

Assessment of Germination Characteristics and α and β Amylase Activity of Indian Cheese Maker (Withania coagulans) Seed in Response to Scarification and Potassium Nitrate

Extended AbstractIntroduction: Medicinal herbs are of particular importance in the treatment and prevention of diseases. Indian Cheese Maker has strengthening, liver repair, antiinflammatory properties and is useful in the treatment of bronchitis, asthma, wounds, neurological disorders such as Parkinson #39;s and Alzheimer #39;s. Evaluation of seed quality as a propagating organ and the most important input for crop production and medicinal products has a special place in seed production, control and certification. Studying germination and biological properties of seeds of medicinal plants and methods of breaking dormancy in them are among basic and primary studies of domestication of medicinal plants. In the meantime, scrubbing with abrasives changes the integrity of the seed shell and allows the seeds to be permeable to water and gases. The researchers stated that the dormancy of seeds containing inhibitory metabolic materials can be reduced by removing the seed shell through mechanical scarification and osmopriming. For this purpose, the effect of scarification and potassium nitrate on germination and enzymatic properties of Indian Cheese Maker was evaluated.Material and Method: This study was conducted as factorial based on a completely randomized design with three replications during 201516 at the laboratory of Department of Agronomy, Tarbiat Modares University. Potassium nitrate solution (0, 0.5, 1 and 1.5 mg.l1 from KNO3), scarification (unuse and scarification with soft sanding) and osmopriming durations (8, 16, 24 and 32 hour) were experimental factors. The experiment was performed on Indian Cheese Maker seeds, landrace of Khash. Petri dishes were placed in a germinator at 25 ° C and in full lighting for 14 days. In this experiment, germination rate and percentage of germination, mean of germination time and daily germination, seed vigority, alpha and beta amylase were measured.Results: The results of the experiment showed that in scarification, the highest germination percentage (69.47%) was obtained by seed priming at a concentration of 1.5 mg.l1 potassium nitrate for 19 hours under abrasion. In scarification, germination rate increased at 16 and 32 hour, 0.62 and 1.17 No.day1 for each mg.l1 of potassium nitrate. The highest daily mean germination (0.15) was observed at 1.5 mg.l1 potassium nitrate and 24 hour time and decreased to 8 hours mean germination time (7.39 days) by reducing pretreatment time. Also, the highest mean germination time (9.35 days) was observed in 32 hours pretreatment with potassium nitrate and the highest mean germination time in nonscarification condition (9.13 days) and in scarification condition decreased with mean of germination time (8.04 days). The activity of alpha and betaamylase germination enzymes was affected by different concentrations of potassium nitrate and scarification and at high concentrations of potassium nitrate the activity of these enzymes decreased.Conclusions: In general, application of potassium nitrate osmopriming, by improving the activity of germination enzymes and increasing seed germination properties of Indian Cheese Maker, increased the activity of hydrolyzing enzymes in the endosperm of germinated seeds, which reduced the mean germination time, increased germination rate and germination percentage. In general, seed scarification with low concentrations of potassium nitrate at 16 to 24 hours is recommended for breaking seed dormancy of Indian Cheese Maker. Highlights:Germination rate and percentage of Indian Cheese Maker seed were monitored by osmopriming and scarification.The role of alpha; and beta; amylase germination enzymes in accelerating dormancy breaking of Indian Cheese Maker was studied.Mean time and mean daily germination during the dormancy breaking process of Indian Cheese Maker were estimated.