کمّی‌سازی پاسخ جوانه‌زنی بذر کوخیا (kochia scoparia) به دماهای مختلف و تنش اسمزی ناشی از شوری

مقدمه: در حال حاضر، تنش‌های دمایی و شوری به‌طور گسترده در سراسر جهان در حال گسترش است که تاثیر منفی بر عملکرد گیاهان مختلف بخصوص مرحله جوانه زنی بذر و رشد گیاهچه دارد. در همین راستا، هدف از این مطالعه آزمایشگاهی بررسی اثر تیمارهای دمایی و  سطوح شوری بر خصوصیات جوانه زنی بذر  و رشد اولیه گیاهچه کوخیا (کوشیا) بود.مواد و روش‌ها: در آزمایش اول، دما در نه سطح (1، 5، 10، 15، 20، 25، 30، 35 و 40 درجه سلسیوس) و در آزمایش دوم تنش اسمزی ناشی از شوری در شش سطح (بدون تنش، 0.4-، 0.8-، 1.2-، 1.6-، 1.8- مگاپاسکال) به‌عنوان تیمارهای آزمایشی در نظر گرفته شدند. به‌منظور تعیین دماهای اصلی (پایه، بهینه و بیشینه)، جوانه‏زنی بذر کوخیا از مدل‌های رگرسیون غیرخطی  شامل مدل دو تکه‌ای، مدل دندان‌مانند و مدل بتای تغییر یافته استفاده شد.یافته‌ها: در آزمایش اول، پاسخ سرعت جوانه‌زنی کوخیا توسط یک تابع دو تکه‌ای با میزان r2، rmse و شاخص آیکائیک (aic) به‌ترتیب 0.92، 1.32  و 65.69 پیش‌بینی شد که نشان‌دهنده دقت و صحت بالای این مدل در پیش‌بینی دماهای ویژه جوانه‌زنی بذر کوخیا نسبت به دو مدل دیگر است. در این مدل، دمای پایه برای جوانه‌زنی 0.7 درجه سلسیوس، 20 درجه سلسیوس برای دمای بهینه و همچنین 44.3 درجه سلسیوس برای دمای بیشینه تخمین زده شد. در آزمایش دوم، تنش شوری بر ویژگی‌های جوانه‌زنی بذر شامل درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، درصد گیاهچه طبیعی، طول گیاهچه و شاخص بنیه گیاهچه کوخیا تاثیر منفی می‌گذارد. بالاترین درصد جوانه‌زنی بذرهای کوخیا در شرایط بدون تنش شوری با مقدار 88.66 درصد مشاهده شد که در شرایط تنش اسمزی ناشی از شوری 1.8- مگاپاسکال به13 درصد رسید.  نتیجه‌گیری: به‌طور کلی نتایج نشان داد که مدل دو تکه‌ای کارایی و دقت بالاتری نسبت به دو مدل دیگر در پیش‌بینی جوانه‌زنی بذرهای کوخیا در دماهای مختلف دارد. همچنین افزایش سطوح تنش اسمزی ناشی از شوری، پتانسیل جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌ای بذر کوخیا را به‌طور چشمگیری کاهش داد، به‌طوری‌که در سطح تنش 1.8- مگاپاسکال نسبت به شرایط بدون تنش، 75 درصد جوانه‌زنی کاهش یافت.جنبه‌های نوآوری:دماهای ویژه (دمای پایه، بهینه و بیشینه) جوانه‌زنی بذر کوخیا تعیین شد.در این پژوهش، 1 درجه سلسیوس و تنش اسمزی ناشی از شوری 1.8- مگاپاسکال را به‌ترتیب به‌عنوان تنش دمای پائین و شوری بحرانی معرفی شدند.

quantifying seed germination response of kochia (kochia scoparia) to varying temperatures and osmotic stress due to salinity

extended abstractintroduction: currently, temperature and salinity stresses are spreading globally, which have a detrimental impact on the performance of various plants, particularly during seed germination and seedling growth stages. therefore, the objective of this laboratory study was to examine the influence of temperature treatments and salinity levels on germination characteristics and initial seedling growth of kochia.materials and methods: in the first experiment, temperature at nine levels (1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, and 40°c), and in the second experiment, salinity (osmotic potential at six levels (no stress, -0.4, -0.8, -1.2, -1.6, and -1.8 mpa) were considered as experimental treatments. in order to determine the cardinal temperatures (base, optimal, and ceiling) of germination in kochia seeds, non-linear regression models including the segmented, dent-like, and modified beta models were used.results: in the first experiment, the response of kochia germination rate was predicted by a segmented function with r2, rmse, and aic (akaike) values of 0.92, 1.32, and 65.69, respectively, which indicates the high accuracy and precision of this model in predicting the cardinal temperatures of kochia seed germination compared with the other two models. in this model, the estimated base temperature for germination was 0.7°c, the optimal temperature was 20°c, and the ceiling temperature was 44.3°c. in the second experiment, salinity stress negatively affected the characteristics of seed germination in kochia, including germination percentage, germination rate, percentage of normal seedlings, seedling length, and seedling vigor index. the highest germination percentage of kochia seeds was observed under salt-free conditions with 88.66%, which decreased to 13% under -1.8 mpa salinity conditions.conclusions: in general, the results showed that the segmented model is more efficient and accurate than the other two models in predicting germination of kochia seeds under different temperature treatments. also, increasing levels of salinity stress significantly reduced germination potential and seedling growth of kochia seeds, so that at a stress level of -1.8 mpa, germination rate decreased by 75% compared with stress-free condition.highlights:the cardinal temperatures (base, optimum, and ceiling temperatures) of kochia seed germination were determined.this research introduced 1°c temperature and -1.8 mpa of salinity level as low temperature stress and critical salinity, respectively.