برآورد دماهای کاردینال جوانه‌زنی بذر گوجه‌فرنگی (solanum lycopersicum) با استفاده از توابع رگرسیون غیرخطی

مقدمه: جوانه‌زنی از مهم‌ترین عامل‌های تعیین‌کننده موفقیت و یا شکست در استقرار گیاهان بوده و در صورت عدم وجود محدودیت در سایر عوامل محیطی محدود کننده، مانند رطوبت و دمای محیط، تعیین‌کننده سرعت و درصد نهایی جوانه‌زنی بذرها خواهد بود. این پژوهش با هدف بررسی برخی شاخص‌های جوانه‌زنی و ارزیابی مدل‌های رگرسیون غیرخطی برای برآورد دماهای کاردینال جوانه‌زنی دو واریته جدید گوجه‌فرنگی انجام پذیرفت.مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل دو عاملی شامل هفت سطح دما (5، 10، 15، 20، 25، 30 و 35 درجه سلسیوس) و دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی (قرمز گیلاسی و زرد گلابی شکل ) در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه تکنولوژی بذر دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان در سال 1398 اجرا گردید. برای تعیین رابطه میان سرعت جوانه‌زنی و دما از توابع بتا، دندانه‌ای و دوتکه‌ای و از تابع لجستیک به منظور توصیف الگوی مناسب جوانه‌زنی دو رقم این گیاه در پاسخ به هر سطح دما در طی زمان استفاده گردید.یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان‌دهنده اثر معنی‌دار برهمکنش دما و رقم بر تمام صفات اندازه‌گیری شده در این آزمایش بود. نتایج نشان داد که درصد جوانه‌زنی در رقم گوجه‌فرنگی زرد گلابی شکلدر دماهای 15، 20، 25 و 30 درجه سلسیوس به‌ترتیب برابر 93، 96، 95 و 86 درصد و در رقم قرمز گیلاسی در بازه دمایی اشاره شده به ترتیب برابر 95، 98، 93، 98 درصد بود. هیچکدام از دو رقم گوجه‌فرنگی در دماهای 5، 10 و 35 درجه سلسیوس قادر به جوانه‌زنی نبودند. بر اساس نتایج خروجی از توابع برازش داده شده، مشخص شد که در بین تابع‌های رگرسیونی غیر خطی آزمون شده در این پژوهش، تابع دوتکه‌ای به‌خوبی سرعت جوانه‌زنی بذر رقم‌های گوجه‌فرنگی مورد مطالعه را در برابر دما، توصیف نمود (ضریب تبیین≥0.93 و شاخص آکاییک≤70). هم‌چنین تابع لجستیک نیز برازش مناسبی بر جوانه‌زنی دو رقم در سطوح بین 15 تا 30 درجه سلسیوس (r^2≥0.96) در برابر زمان داشت. بر اساس تابع دو تکه‌ای، دماهای پایه، بهینه و سقف به ترتیب برای رقم زرد گلابی شکل 11.25، 28.72 و 35.0 و برای رقم قرمز گیلاسی شکل 10.97، 28.61 و 35.0 درجه سلسیوس تخمین زده شد.نتیجه‌گیری: جوانه‌زنی هر دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی نسبت به تغییرات دما حساسیت نشان می‌دهد. در دماهای بالاتر از دمای حداقل، با افزایش دما هم نرخ جوانه‌زنی و هم سرعت آن افزایش پیدا کرد و این افزایش تا دمای مطلوب ادامه داشت و پس از آن روند تغییرات درصد و سرعت جوانه‌زنی به ازای دما کاهشی گردید. هم‌چنین نتایج به دست آمده از تابع لجستیک نشان داد که رقم زرد گلابی در مقایسه با قرمز گیلاسی، به افزایش دماهای بیش بهینه، حساس‌تر است و با افزایش دما از 25 به 30 درجه سلسیوس جوانه‌زنی از 97.79 به 85.09 درصد کاهش یافت.

Estimation of Cardinal Temperatures for Tomato (Solanum lycopersicom) Seed Germination Using Nonlinear Regression Models

Extended AbstractIntroduction: Seed germination is one of the most important factors which determine the success of failure of crop establishment. In the absence of other environmental limiting factors such as moisture, temperature would determine the rate and overall seed germination. This research was conducted to investigate the effect of temperature regimes on seed germination, quantify the response of germination rate to temperature and determine the cardinal temperatures for different germination percentiles in Solanum lycopersicom.Materials and Methods: Twoway factorial experiment including seven constant temperatures (5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 oC) and two tomato varieties (Red cherry: var. Cerasiformi and Yellow pearl: var. Yellow Pear) was conducted based on a completely randomized design arranged with thee replications at the seed technology laboratory of Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan in 2019. Beta, segmented and dentlike functions were used to determine the relationship between germination rate and temperature. Logistic model was used to describe the suitable pattern for the germination of these two cultivars in response to each temperature level.Results: Results of analysis of variance showed that the interaction effect of temperature and cultivar was significant on all studied traits. Results showed that respectively at temperatures of 15, 20, 25 and 30 oC, total seed germination for yellow pearl tomato was 93%, 96%, 95% and 86% and for red cherry tomato was 95, 98, 93 and 98 percent. There was no seed germination for both tomato varieties at 5, 10 and 35 oC. Based on the results of the fitted models, it was revealed that among the tested nonlinear regression models, segmented model described the germination rate of the studied tomato cultivars against the temperature the best (AICc≤70, R2=0.93). Three parameters logistic functions exhibited a reasonable fit (R2=0.96) for germination time course under temperature range of 15 to 30 oC in both cultivars. Based on the segmented model, base, optimum and ceiling temperatures of Yellow pearl and Cherry tomato were estimated 11.25, 28.72, 35.00 oC and 10.97, 28.361 and 35 oC, respectively.Conclusion: Both tomato cultivars exhibited sensitivity to changes in temperature. Seed germination rate and number of the germinated seeds increased at temperatures higher than base. This increase continued until the optimum temperature and then started to decline as the temperature exceeded from optimum range. Also, results obtained from the logistic function showed that Yellow pearl cultivar is more sensitive to supraoptimal temperatures compared with Cherry tomato, and germination percentage of the 97.79 to 85.09 percent as temperature reached from 25 to 30 oC. Highlights:1 The pattern of seed germination in two new tomato cultivars was investigated under temperatures regimes2 Cardinal temperatures of two new tomato varieties was estimated using nonlinear regression models