کلمات کلیدی: ماش سبز، پیش از کاشت بذر، گلیسینات روی، CaCl2 و کلروفیل

حبوبات، از جمله محصولات حبوبات، پروتئین‌های اصلی بخشی از رژیم غذایی در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند و برای حفظ سلامت بسیار مهم هستند. حبوبات علاوه بر تأمین پروتئین‌های غنی، از طریق مکانیسم متمایزی به نام تثبیت نیتروژن، نقش حیاتی در کشاورزی پایدار ایفا می‌کنند و حاصلخیزی خاک را حفظ می‌کنند و همچنین در کشاورزی تلفیقی در شالیزارها به خوبی رشد می‌کنند. همچنین غذای سالمی برای دام‌ها فراهم می‌کنند (کریستوفر و همکاران، ۲۰۱۷). ماش سبز یکی از مهمترین محصولات حبوبات کشت شده در هند است. ماش سبز به طور گسترده در هند، پاکستان، بنگلادش، سریلانکا و آسیای جنوب شرقی کشت می‌شود. از آن به عنوان ماده‌ای برای تهیه غذاهای شیرین استفاده می‌شود. بیش از 70 درصد از تولید حبوبات جهان از هند می‌آید و حدود 10 تا 12 درصد از کل تولید حبوبات این کشور را تشکیل می‌دهد (وزارت کشاورزی، دولت هند، 2014). این گیاه از نظر طبیعت کاملاً متنوع است و به عنوان بذر، کود سبز کشت می‌شود و همچنین به دلیل ارزش غذایی و مناسب بودن برای افزایش خاک با افزودن نیتروژن به خاک، به عنوان "لوبیای طلایی" شناخته می‌شود. انقلاب سبزی که ملت ما را از نظر غلات خودکفا کرد، اما ما هنوز در تولید حبوبات کمبود داریم. هند هنوز حبوبات را از کشورهایی مانند میانمار، استرالیا و آفریقا برای تأمین نیازهای حبوبات وارد می‌کند. از این رو، نیاز مبرمی به افزایش تولید حبوبات در هند برای مقابله با کمبود دانه‌های حبوبات وجود دارد (Bhattacharjya و همکاران، 2017). شکل‌گیری مؤثر محصول عمدتاً به کیفیت خوب بذرها بستگی دارد. به منظور افزایش یا بهبود کیفیت بذر برای کشاورز، بسیاری از شرکت‌های بذر، مهارت‌های جدیدی را ایجاد کرده‌اند که به عنوان تکنیک‌های غنی‌سازی بذر شناخته می‌شوند. این فناوری‌ها، مرحله‌ی میانی کلیدی بین دو صنعت بسیار تخصصی یعنی تولید محصولات زراعی و صنعت بذر هستند.

از طریق تیمار قبل از کاشت بذر، می‌توان کیفیت بذر را افزایش داد. بذر می‌تواند از تنش ناشی از تنش غیرزیستی محافظت کند و همچنین جوانه‌زنی یکسانی ایجاد کند، بنابراین عملکرد کلی محصول ممکن است تا حد زیادی افزایش یابد. همچنین گزارش شده است که سخت شدن بذر می‌تواند برای توسعه جوانه‌زنی و ظهور سریع و یکنواخت بذر مفید باشد و همچنین تحمل بذرها را در برابر شرایط نامساعد محیطی افزایش می‌دهد (FAO، ۲۰۱۲). اسیدهای آمینه به عنوان بلوک سازنده پروتئین شناخته می‌شوند و نقش حیاتی در سلامت گیاهان و انسان دارند. در میان اسیدهای آمینه، گلیسین کوچکترین اسید آمینه است که به راحتی از بافت‌های گیاهی عبور می‌کند. پس از ورود به گیاه، مواد معدنی/فلزات (مانند کلسیم، روی و منگنز) آزاد می‌شوند و اسیدهای آمینه باقی مانده که پوسته محافظ را تشکیل داده‌اند، یا مستقیماً توسط گیاه به عنوان اسیدهای آمینه استفاده می‌شوند یا بیشتر به نیتروژن محلول در آب تجزیه می‌شوند. گلیسین سلول‌های ریشه را تقویت می‌کند تا کانال‌های یون کلسیم را باز کنند و گیاهان را تحریک می‌کند تا یون‌های کلسیم را چندین برابر سریع‌تر از اسمز ساده جذب کنند. کلسیم یک پیام‌رسان ثانویه مهم است. به محض اینکه گیاهان مورد حمله عوامل زیستی خارجی از جمله حشرات، میکروب‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا قرار می‌گیرند، واکنش زنجیره‌ای را القا کرده و متابولیت‌های ثانویه مختلفی را برای دفع مهاجمان ایجاد می‌کند. بنابراین، مکمل کردن گیاهان با اسید آمینه، به ویژه گلیسین، می‌تواند کلسیم را کلات کند. بنابراین ترکیب کلسیم و اسیدهای آمینه به تقویت سیستم ایمنی طبیعی گیاهان کمک می‌کند. نشان داده شده است که تجویز اسیدهای آمینه به گیاهان می‌تواند استرس ناشی از دمای بالا، یخبندان، رطوبت کم و غیره را کاهش دهد، بنابراین اسیدهای آمینه ارتباط مستقیمی با فیزیولوژی استرس دارند. علاوه بر این، گلیسین از طریق اثر تعدیلی خود بر آنزیم‌های متابولیزه کننده مواد بیگانه‌زیست، ماده بالقوه مضر را به ماده بی‌ضرر تبدیل می‌کند. این ماده منبع نیتروژن اساسی مورد نیاز برای تولید بسیاری از اسیدهای آمینه را فراهم می‌کند. گلیسین نقش مهمی در تشکیل یک ماده آنتی‌اکسیدان طبیعی به نام گلوتاتیون دارد. روی یکی از مواد معدنی ضروری برای سنتز هورمون رشد است. از این رو، مطالعه حاضر تلاشی برای یافتن اثر ترکیبی روی-گلیسینات و کلسیم کلرید در تیمارهای پیش خیساندن بذر با غلظت کم مواد شیمیایی در افزایش رشد و پارامترهای مورفولوژیکی ماش سبز انجام شد.

مواد و روش‌ها
بذرهای خالص ژنتیکی ماش سبز از ایستگاه تحقیقات پالس تامیل نادو، وامبان۲، و تامیل نادو تهیه شدند. بذرهای فله به صورت دستی تمیز شدند تا مواد ناخواسته از بسته حذف شوند و با استفاده از الک‌های ۸ در ۸ برای یکنواختی درجه‌بندی شدند. آزمایش در کالج قلب مقدس (خودمختار)، بخش بیوشیمی، تیروپاتور، ولور انجام شد.

مواد شیمیایی
روی، گلیسین و کلسیم کلرید از شرکت خصوصی هایمدیا، بمبئی خریداری شدند. سایر مواد شیمیایی مورد استفاده برای این مطالعه استاندارد و دارای درجه‌بندی تحلیلی بودند.

منبع بذر
بذرهای اصلاح‌کننده ماش سبز از ایستگاه تحقیقات پالس تامیل نادو، وامبان-۲، تامیل نادو تهیه شدند.

مراحل سخت شدن بذر
برای خیساندن باقالی، محلول‌های شیمیایی رقیق با وزن کردن ۱ گرم از هر ماده شیمیایی در ۱۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر تهیه شدند. بذرها در محلول خیسانده شدند. باقالی به مدت ۳ ساعت در محلول شیمیایی رقیق خیسانده شد، سپس به مدت ۳ ساعت در سایه خشک شد و در نهایت در آفتاب خشک شد تا به رطوبت اولیه خود بازگردد. بذر سخت شده در مزرعه جوانه زده و پس از ۱۰ روز پارامترهای رشد مشاهده شد. بذرها به چهار گروه تقسیم شدند که در چهار گروه تیماری در مواد شیمیایی رقیق به شرح زیر خیسانده شدند:

T0 - Control (Water alone)
T1 - 1% Calcium Chloride
T2 - 1% Zinc Glycinate
T3 - 1% Calcium Chloride + 1% Zinc Glycinate


پس از رشد گیاه، تحت مطالعات مختلف ارزیابی مزرعه‌ای مشاهده شد که شامل موارد زیر است:

درصد جوانه‌زنی (%)، ویژگی‌های مورفولوژیکی مانند طول ریشه، طول ساقه و تعداد برگچه‌ها
و همچنین میزان کلروفیل بذر شاهد و بذر تیمار شده با مواد شیمیایی که در ادامه نتایج آن آمده است.

درصد جوانه‌زنی (%)
آزمایش جوانه‌زنی در ظروف پتری با اندازه استاندارد با استفاده از تکنیک کاغذ خشک‌کن انجام شد.

تعداد جوانه‌ها پس از 7 روز اندازه‌گیری و با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.

طول ریشه (سانتی‌متر)

ده گیاهچه معمولی به طور تصادفی در هر تیمار از تمام تکرارها تا روز دهم از جوانه‌زنی انتخاب شدند. طول ریشه از نوک ریشه اولیه تا پایه هیپوکوتیل با کمک ترازو اندازه‌گیری و میانگین طول ریشه بر حسب سانتی‌متر بیان شد.

طول ساقه (سانتی‌متر)

از گیاهچه‌های آزمایشی برای اندازه‌گیری طول ریشه استفاده شد. طول ساقه از نوک برگ اولیه تا پایه هیپوکوتیل اندازه‌گیری و میانگین طول ساقه بر حسب سانتی‌متر بیان شد.

تعداد برگ در هر گیاه

تعداد برگ در هر گیاه در فواصل زمانی مشخص از کل گیاهان در هر تکرار شمارش و ثبت شد.

تخمین محتوای کلروفیل a، b و کل کلروفیل

برای تخمین‌های بیوشیمیایی مختلف، گیاهچه‌های پرتودیده و پرتودیده نشده در نیتروژن مایع منجمد شدند، با هاون و دسته هاون در شرایط سرد به پودر تبدیل شدند و برای تجزیه و تحلیل‌های بیشتر در فریزر نگهداری شدند. پودر برگ لیوفیلیزه شده (0.1 گرم) در استون 80٪ همگن شده و به مدت 10 دقیقه با سرعت 10000×g سانتریفیوژ شد. محلول رویی به ترتیب در طول موج‌های 646 و 663 نانومتر با اسپکتروفتومتر تعیین کلروفیل a و b شد. محتوای کلروفیل a و کلروفیل b طبق معادله زیر تعیین و بر حسب میلی‌گرم در هر گرم وزن تازه ماده گیاهی بیان شد.

نتایج و بحث
جدول 1 و 2 تأثیر اسیدهای آمینه، روی و CaCl2 را در گروه‌های مختلف تیمار شده نشان می‌دهد. افزایش مداوم در درصد جوانه‌زنی (شکل 2)، ارتفاع گیاهان (شکل 3)، طول ریشه، طول ساقه و تعداد برگچه‌ها در گروه‌های تیمار شده با مواد شیمیایی مختلف مشاهده شد. در مقایسه با گروه کنترل. در گروه T3، گروه‌های تیمار شده با CaCl2+Zn-glycinate بالاترین ارتفاع گیاهان را نسبت به گروه‌های کنترل و سایر گروه‌های تیمار نشان دادند.




در میان گروه‌های تیمار شده، پیش تیمار بذر با اثر ترکیبی روی-گلیسینات به همراه مواد شیمیایی، بالاترین ارتفاع گیاه را نشان داد. در مطالعه قبلی نشان داده شده است که اسکن محرک رشد گیاه در عملکرد مفید بهبود ویژگی‌های فیزیولوژیکی گیاهان نقش دارد. حرکت مواد تنظیم‌کننده رشد گیاه، مانند اسیدهای جیبرلیک به قسمت‌های هوایی گیاه نیز ممکن است یکی از دلایل افزایش ارتفاع گیاه در گیاهان تیمار شده با اثر ترکیبی گلیسین، اسیدهای آمینه و CaCl2 باشد (Ananthi و همکاران، 2017). ارتفاع گیاه یکی از پارامترهای مهم فیزیولوژیکی است. بهبود ارتفاع گیاه می‌تواند به دلیل وجود ترکیبات پرانرژی، ATP و ماکرومولکول‌های مهم مختلف در قسمت‌های هوایی باشد.




در میان اسیدهای آمینه، گلیسین کوچکترین اسید آمینه است که به راحتی از بافت‌های گیاهی عبور می‌کند. پس از ورود به گیاه، مواد معدنی/فلزاتی مانند کلسیم، روی و منگنز آزاد می‌شوند و اسیدهای آمینه باقی مانده که پوسته محافظ را تشکیل داده‌اند، یا مستقیماً توسط گیاه به عنوان اسیدهای آمینه استفاده می‌شوند یا بیشتر به نیتروژن محلول در آب تجزیه می‌شوند. گلیسین سلول‌های ریشه را تقویت می‌کند تا کانال‌های یون کلسیم را باز کنند و گیاهان را تحریک می‌کند تا یون‌های کلسیم را چندین برابر سریع‌تر از اسمز ساده جذب کنند. کلسیم کلرید مورد استفاده در این مطالعه ممکن است آنزیم‌هایی مانند ATPase و آمیلاز را فعال کند، و همچنین در متابولیسم نشاسته، رویدادهای داده‌های ارائه شده در جدول 3 تأثیر روی-گلیسینات و CaCl2 را بر محتوای کلروفیل کل در برگ‌ها نشان می‌دهد.


 محتوای کلروفیل به تدریج از 1.80 تا 2.50 افزایش یافت. در بین گروه‌های تیمار شده، بالاترین مقادیر در تیمار ترکیبی روی-گلیسینات و گروه‌های تیمار شده با کلرید کلسیم مشاهده شد (T3.2.50). از سوی دیگر، کنترل کمترین مقادیر (1.80) را ثبت کرد. سایر گروه‌های مشابه، مقادیر کمتری نسبت به تیمار ترکیبی دیگر نشان داده‌اند. برای برداشت نور و تشکیل انرژی احیاکننده، رنگدانه‌های فتوسنتزی مانند کلروفیل، کاروتنوئیدها و غیره برای گیاهان بسیار مهم هستند. در میان این رنگدانه‌ها، محتوای کلروفیل از عوامل اصلی مؤثر بر قابلیت فتوسنتز است. گیاهانی که در معرض تنش‌های متغیر محیطی قرار می‌گیرند، کاهش سریع محتوای کلروفیل برگ را با بهبود شدت تنش نشان می‌دهند (Kiani et al., 2008). در آزمایش حاضر، مشخص شد که محتوای کلروفیل کل در بذرهای پیش‌تیمار شده با ترکیبی از روی-گلیسین و CaCl2 افزایش یافت. در حالی که، مقدار کمتری از محتوای کلروفیل کل در محلول‌های کنترل و محلول‌های تکی با غلظت پایین به تنهایی یافت شد. این می‌تواند به دلیل حفظ سطح کلروفیل کل توسط گلیسین و روی باشد و همچنین ممکن است تشکیل کلروفیل را افزایش دهد. تنش‌های محیطی، چه زیستی و چه غیرزیستی، می‌توانند باعث تغییر ساختار کلروفیل‌ها و محتوای آن شوند که منجر به مهار برداشت نور و فرآیند فتوسنتز می‌شود. این کاهش در محتوای کلروفیل برگ تحت تنش غیرزیستی می‌تواند به دلیل برآمدگی شدید غشاهای کلروپلاست، تغییر در وزیکولاسیون لاملاها و تشکیل قطرات لیپید باشد (Zaeifizade and Goliov, 2009). علاوه بر این، رادیکال‌های آزاد مختلفی مانند O2- و H2O2 در شرایط تنش تولید می‌شوند که منجر به افزایش تشکیل پراکسیداسیون لیپید می‌شود. گزارش‌های قبلی نشان داده‌اند که گلیسین از طریق اثر تعدیلی خود بر آنزیم‌های متابولیزه‌کننده‌ی مواد بیگانه‌زیست، ماده‌ی بالقوه مضر را به ماده‌ای بی‌ضرر تبدیل می‌کند. این ماده منبع نیتروژن پایه‌ی مورد نیاز برای تولید بسیاری از اسیدهای آمینه را فراهم می‌کند. گلیسین نقش مهمی در تشکیل یک ماده‌ی آنتی‌اکسیدان طبیعی به نام گلوتاتیون دارد. علاوه بر این، گلیسین یک ترکیب غیرسمی است و به محافظت در برابر استرس‌های اکسیداتیو مختلف که در طول فرآیند متابولیک ایجاد می‌شوند، کمک می‌کند (یونیس و همکاران، ۲۰۰۹).مورد نیاز برای تأمین انرژی گیاهان در حال رشد، شرکت کند (Forde and Roberts, 2014).

نتیجه‌گیری
در نتیجه، در بین گروه‌های مختلف پیش‌تیمار بذر، بذر تیمار شده با ترکیبی از محلول زینک-گلیسینات و کلسیم کلرید، بهبود قابل توجهی در رشد ارتفاع گیاه، افزایش تعداد شاخه‌ها در هر گیاه، افزایش محتوای کلروفیل کل در مقایسه با شاهد نشان داد؛ اسیدهای آمینه و مواد شیمیایی به صورت جداگانه. بیان می‌شود که پیش‌تیمار بذر با زینک-گلیسین و کلسیم کلرید می‌تواند کیفیت بذر را بهبود بخشد. این روش ساده و ارزان برای افزایش عملکرد بذر و بهره‌وری مزرعه است که عمدتاً در زمین‌های دیم کشاورزان فقیر روستایی انجام می‌شود و می‌تواند تعادل آب را در بافت گیاه حفظ کرده و فعالیت فتوسنتزی را افزایش دهد. نتایج خالص می‌تواند عملکرد را افزایش دهد.



منبع : https://ijrar.org/papers/IJRAR19H1175.pdf