بهبود بذر
بهبود بذر و بذرهای گیاهان در طول زمان طوری تکامل یافته اند که بتوانند به دامنه ای از شرایط محیطی واکنش نشان دهند در نتیجه این سازگاری ها به
طور معمول کارکرد رضایت بخشی در دامنه ای از شرایط محیطی حاصل شده است. هدف اصلی در تکنولوژی بهبود بذر افزایش بیشتر کارکرد بذر در شرایط
مختلف محیطی و با وسایل کاشت خاص است. روشهای مختلفی برای اطمینان از کار کرد بالای بذر مورد استفاده قرار می گیرند و اکثر این روشها کاربرد
تجارتی دارند. در این روش از این روش های بهبود بذر شامل آبگیری بذر تیمارهای بیولوژیکی بذر و پوشش دادن بذر بررسی بررسی میشود در این روشها
دستکاری مستقیم جنین بذر صورت نمی گیرد. تکثیر جنین های سوماتیک روش دیگری برای بهبود کار کرد بذر است که در این بخش بررسی خواهد شد.
این بذرها سپس پوشش دار می شوند و به عنوان بذرهای سینتیک (Synthetic seeds) به بازار عرضه می شوند.
تیمار بیولوژیکی و روش ابگیری
در روش آبگیری بذر ابتدا بذرها با استفاده از روشهای مختلف آبگیری انجام می دهند و سپس برای تسهيل حمل و نقل مجدداً خشک میشوند. این عمل
منجر به افزایش سرعت و یکنواختی جوانه زنی افزایش جوانه زنی در دامنه گسترده تری از عوامل محیطی شده و بهبود رشد و قدرت گیاهچه می شود.
تیمار یولوژیکی بذر روش جدیدی است که در آن موجودات زنده به بذر اضافه میشوند و می توانند به شکلی مؤثر عوامل بیماریزای خاک زاد و بذر زاد را
کنترل کنند این روش مبین حساسیت صنعت تولید بذر به افزایش استفاده از آفت کشهایی است که در تیمار بیولوژیکی بذر از مصرف آنها اجتناب می شود.
در حالی که آبگیری بذر و تیمار بیولوژیک بذر کارکرد فیزیولوژیکی بذر را افزایش می دهند در پوشش دار کردن بذر برخی از مواد خارجی به بذر اضافه
میشوند که کارکرد آن را بهبود می بخشد. پوشش دار کردن می تواند اثرات مختلفی داشته باشد که فراهم آوردن امکان کاشت دقیق از طریق حبه کردن
حفاظت در مقابل برخی آفات و بیماریها از طریق اضافه کردن ترکیبات خاص و ایجاد تأخیر در نوآوری های جدید در عرضه بیوتکنولوژی و کشت بافت گیاهی
است پتانسیل موجود برای تولید بذرهای جذب آب توسط بذر از جمله موارد قابل ذکر در این زمینه هستند. یکی از چشم اندازهایی که حاصل ستیک است
در این بذرها جنین ها بدون استفاده از لقاح جنسی تولید می شوند. این چنین بذرهایی از نظر ژنتیکی یکسان هستند و عملکرد اقتصادی بیشتر و تولید
گیاهان برتر را نوید می دهند. همه این روش های بهبود بذر در حال توسعه هستند و امید زیادی می رود که کار کرد بذر در آینده بهتر شود.
آبگیری بذر
هدف از آبگیری افزایش درصد و سرعت جوانه زنی، گسترش دامنه دمایی جوانه زنی و افزایش یکنواختی استقرار بوته ها است. برای دست یافتن به این
هدف بذرها باید آن قدر آب جذب کنند که میزان رطویت آنها برای آغاز وقایع اولیه مرتبط با جوانه زنی کافی باشد (یعنی برای فاز ۲ آبنوشی، اما این مقدار
برایخروج ریشه چه کافی نباشد سه روش معمول برای آبگیری توسعه یافته است که شامل (۱) پیش خیساندن، (۲) پرایمینگ (Priming) و (۳) پرایمینگ
با استفاده از ما تريكس جامد میباشند غوطه ورسازی پیش از کاشت بذر در آب به واسطه کنترل شرایط آبنوشی و کاهش تأثير نوسانات شرايط آب و
هوایی و خاکی نامطلوب جوانه زنی و رشد گیاهچه را افزایش می دهد اگرچه غوطه ورسازی را فقط می توان در آب انجام داد در روشی دیگر بذرها در
محیط ژل در دمای ۲۰ پیش جوانه دار شده و سپس کاشته میشوند که این روش روش کاشت سیال نامیده می شود ین ژل هم از بذر جوانه زده محافظت
می کند و هم رطوبت آن را حفظ می کند.
پیش خیساندن
هیدروکسی اتیل سلولز سیلیکات منیزیم و پلی آکریل آمید مثال هایی از ژلهای استفاده شده در محیط مایع میباشند در برخی شرایط ممکن است ژل
حاوی کربن فعال باشد تا علف کش های موجود در خاک را سمیت زدایی کند در برخی موارد نیز ممکن است ترکیبات غذایی افزودنی و آفت کش ها به
ترکیبات ژل اضافه شوند تا کار کرد گیاهچه را افزایش دهند برای تسهیل حمل و نقل ذخیره سازی و کاشت به وسیله ماشین آلات کشاورزی مرسوم
بذرهای آبگیری شده قبل از خروج ریشه چه خشک می شوند فاز ۳ آبنوشی) در چنین حالتی بذرها نسبت به بذر شاهد در دامنه وسیع تری از دما جوانه
می زنند گودز و نظر به این که مقدار آب جذب شده بذر در طول پیش خیساندن برای اطمینان از این که جوانه زنی رخ ندهد کنترل می شود مکانیزم
فیزیولوژیکی دخیل در این روش که منجر به افزایش کارکرد گیاهچه میشود با مکانیسم دخیل در روشهای اسمو پرایمینگ و پرایمینگ با استفاده از
ماتریکس جامد مشابه است واژه های پرایمینگ هیدیکر و اسمو کاندیشن کردن برای توصیف خیساندن بذر در محلولهای اسمزی با پتانسیل آب پایین و
دارای تهویه استفاده می شود. پلی اتیلن گلیکول، نیترات پتاسیم، +KH PO ،K PO، سولفات منیزیوم کلرید سدیم گلیسرول و مانیتول مثال هایی از چنین
ترکیبات میباشند. مزیت دیگر چنین نمک هایی تأمین نیتروژن و عناصر غذایی ضروری دیگر برای سنتز پروتئین در طول جوانه زنی بذر است. عیب این
ترکیبات آن است که گاهی برای گیاهچه های در حال جوانه زنی سمیت ایجاد می کنند. وقتی که از این نمک ها در گوجه فرنگی و هویج با رعایت زمان و
غلظت مناسب این ترکیبات استفاده شد، بذرهای تیمار شده گوجه فرنگی و هویج نسبت به بذرهای شاهد کارکرد بالاتری داشتند
پرایمینگ بذر
امروزه بیشتر از پلی اتیلن گلیکول برای اسموپرایمینگ استفاده می شود. این ماده ترکیبی بی اثر با وزن مولکولی بالا است از ۲۰۰۰ تا ۸۰۰۰ دالتون) این
ماده دارای مولکولهای درشت است که بزرگی این مولکولها مانع ورود آنها به بذر در حین آبگیری میشود و از اثرات جانبی سمی آن در جریان استفاده در
نمک ها جلوگیری میشود میشل و کافمان ۱۹۷۳ یکی از عیب های اصلی پلی اتیلن گلیکول این است که بین حلالیت اکسیژن و غلظت این ماده یک رابطه
عکس وجود دارد مکس و همکاران در نتیجه زمانی که از پلی اتیلن گلیکول به عنوان ترکیب اسموتیک استفاده میشود باید اکسیژن کافی از طریق تهویه
به محلول وارد شود تا از تأمین اکسیژن بذر مطمئن شد. همچنین تیمار مقادیر زیادی بذر با استفاده از این از لحاظ اقتصادی کار ساده ای نیست. به طور
معمول برای کارکرد بهینه این تکنیک بذرها در ۱۵ و در محلول اسموتیکی که دارای پتانسیل آب ۰/۸ تا ۱/۶ مگا پاسکال میباشد به مدت چندین ساعت خان
و همکاران تا چندین هفته خیسانده می شوند. همچنین، پرایمینگ قادر به رفع کمون مایی در گیاهانی از قبیل کاهو می شود که افزایش دامنه دماهایی
که گیاه قادر به جوانه زنی است را همراه دارد (منظور از کمون دمایی یعنی این که بدر فقط در دامنه بسیار محدود قادر به جوانه زنی است)
جوانه زنی محدود بذرها
بر اساس مطالعات انجام شده، پرایمینگ کار کرد سرانه زنی گیاهان دانه ریز را به طور موفقیت آمیزی بهبود می بخشد در حالی که این روش بر کارکرد
جوانه زنی گیاهان دانه درشت از قبیل سویا هلسل و همکاران و ذرت شیرین (بیست و واترز، چندان مؤثر نیست.نشان دادند که پرایمینگ بذر سویا بدون
خشک کردن آنها با هوای خشک باعث افزایش وزن و طول ریشه چه و ساقه چه می شود. اما زمانی که این بذرها خشک می شوند کار کرد بذر به علت
نشت بیش از حد الکترولیت ها از ترک های ایجاد شده روی لبه در اثر خشک کردن کاهش مییابد. بعد از تیمار پرایمینگ، بذرها برای تسهیل در حمل و نقل
ذخیره سازی و کاشت خشک میشوند. روش های خشک کردن بذر تا اندازه ای بر کار کرد حاصل شده در طی پرایمینگ تأثیر می گذارند همچنین خشک
شدن سریع با دماهای بالا می تواند به بذر صدمه بزند. بنابراین تیمار پرایمینگ باید تحت شرایط کاملاً کنترل شده صورت گیرد. بذرهای پرایمینگ شده را
می توان به طور قابل قبولی برای مدت کوتاهی، بدون از بین رفتن کار کرد حاصل از تیمار، ذخیره کرد. اما ذخیره طولانی مدت این بذرهای تیمار شده در
مقایسه با بذرهای شاهد
پرایمینگ با استفاده از ماتریکس جامد
روش دیگر برای جذب کنترل شده آب توسط بذر استفاده از ناقل های جامد با پتانسیل ماتریک پایین می باشد که به پرایمینگ با استفاده از ماتریکس جامد
یا ماتریکس کاندیشن (Matrix conditioning) معروف است برخی از خصوصیات مطلوب این ناقل ها عبارتند از: (۱) پتانسیل ماتریک پایین (۲) قابلیت حل
اندک در آب، (۳) ظرفیت نگهداری بالای آب (۴) سطح تماس بالا (۵) عدم سمیت برای بذر و (۶) توانایی چسیدن به سطح بذر. مواد طبیعی ورمیکولایت
شن و پیست (Peat mass) واجد این خصوصیات میباشند سلیت (Celite) ميكروسل (Micra-cel)، ترکیب سیلیسی دیا تومه ها و زونولیت (Zonolite) (که
یک ور میکولایت است
عوامل موثر بر پرایمینگ بذر
عواملی که بر پرایمینگ بذر مؤثر هستند عبارتند از: (۱) شرایط محیط اطراف ) دما و نور) در طول فرآیند آبگیری، (۲) نوع انواع) ماده اسمزی، (۳) قابلیت
دسترسی به اکسیژن (۴) مدت زمان تیمار، (۵) کنترل آلودگی میکروبی و (۶) خشک شدن بذر. طور معمول در دماهای پایین تر به غلظت پلی اتیلن
گلیکول کمتری برای حصول پتانسیل آب مورد نظر در مقایسه با دماهای بالاتر که منجر به کاهش غلظت اکسیژن می گردد احتیاج است بنابراین به طور
معمول پرایمینگ وقتی در دماهای پایین تر صورت گیرد، کار کرد بیشتری دارد. اگر گونـه هـا بـرای جوانه زنی به نور نیاز داشته باشند ممکن است در برخی
تیمارهای پرایمینگ نیز نور لازم باشد. همچنین نوع ماده اسمری مورد استفاده که بسته به نوع پرایمینگ است بر میزان موفقیت پرایمینگ تأثیر گذار است.
برای مثال استفاده از ماتریکس های جامد از قبیل ورمیکولایت و امثال آن در مقایسه با استفاده از مواد استری این امکان را فراهم می کند که هوای
بیشتری در اختیار بذر قرار گیرد. علت این مسأله این است که ناقل ماتریکس جامد برای رسیدن به پتانسیل آب مورد نظر کاملاً از آب اشباع نمی شود و از
این رو بذر در محیط هوازی قرار میگیرد.
تیمار قوی و پرایمینگ
همچنین ترکیبات استفاده شده در پرایمینگ بذر نیز ممکن است پتانسیل آب را تغییر دهند زیرا بذرها به طور فعال در حال جذب آب از محلول خواهند بود که
نتیجه آن کاهش مرتب پتانسیل آب آن است. این مسأله وقتی که بذرهای درشت مورد تیمار قرار گیرند و در شرایطی که نسبت بذر به محلول بالا باشد
باید بیشتر مدنظر قرار گیرد. تبخیر آب از محلول اسمزی نیز باید به ویژه زمانی که دمای جوانه زنی باشد در نظر گرفته شود کنترل آلودگی های میکروبی در
جریان پرایمینگ نیز یکی از مراحل مهم کنترل کیفیت در پرایمینگ بشمار می رود.زمانی که از ماتریکس پرایمینگ استفاده می شود،بذرها اغلبسطحشان
استریلیزه میشود و یا دوغاب حاوی قارچ کش به بذر اضافه میشود. وقتی تیمار پر ایمینگ انجام می شود
قارچ کشی برای جلوگیری از میکروب
قارچ کش ها را می توان با هدف جلوگیری از رشد میکروبی مستقیماً به محلول اسمزی اضافه کرد نهایت این که روش خشک کردن بذر نیز میتواند بر روی
شدت پرایمینگ تأثیر گذار باشد. خشک کردن بذر را میتوان با قراردادن بذر در معرض هوای معمولی استفاده از پنکه یا تهویه و یا خشک کردن با خلاً انجام
داد. روش خشک کردن با هوای معمولی به وسیله قرار دادن بذرهای پرایمینگ شده بر روی سطح یکنواخت و صاف صورت می گیرد و اجازه داده می شود
که بذر به آهستگی خشک شود. این روش سرعت خشک کردن یکنواختی را فراهم میکند و در برخی موارد ممکن است خشک شدن بسیار کند رخ دهد.
همچنین در این روش نیاز به فضای نسبتاً زیادی میباشد. روش استفاده از پنکه یا تهویه روش دیگری است که نیاز به فضای کمتری در مقایسه با روش اول
دارد و در این روش بذرها سریع تر خشک میشوند. اما باید دقت کرد که از صدمات مکانیکی بذر در طی خشک شدن بذر جلوگیری شود روش خشک کردن
به وسیله خلا در اغلب موارد محیط یکنواخت برای خشک شدن بذرهای پرایمینگ شده فراهم می کند، اما این روش هزینه بر است و کم تر مورد توجه
است.
تیمارهای بیولوژیکی بذر
در تیمار بیولوژیکی بذر به جای تیمار شیمیایی از بذر قارچ ها یا باکتری ها برای کنترل عوامل بیماریزایی بذرزاد و خاک زاد استفاده می شوند. استفاده از
این مواد به علت اهمیت آنها برای سلامتی انسان و محیط زیست و همچنین مخاطرات مربوط به سمیت گیاهی ناشی از استفاده بیش از حد آفت کش
ها با اقبال بیشتری روبرو هستند. علاوه بر آن تیمار بیولوژیکی بدراین پتانسیل را در گیاه ایجاد می کند که بیش از آن که فقط در یکی از مراحل بذری یا
گیاهچه در برابر عوامل بیماریزا حفاظت شود در سرتاسر زندگی از تأثیر این عوامل مصون بماند. تیمار بیولوژیکی بذر در مقایسه با اکثر آفت کش های
مصنوعی که تعداد زیادی از ریز موجودات زنده را کنترل می کنند، اغلب تنها در یک محدوده خاص عمل می کنند و اغلب گونه خاصی از آفت را از بین میبرند.
مستقر بودن بذر
در نتیجه این مواد در مقایسه با آفت کش های شیمیایی خسارت کمتری به اکوسیستم های طبیعی وارد می کنند اما این روند، در سالهای اخیر برعکس
شده است. عوامل بیولوژیکی نظیر تريكودرما (Trichhoderma) می تواند تعدادی از عوامل بیماریزا از قبیل گونه های پیتیوم (Pythium)، رایزوكتونيا
(Rhizoctonia) و فوزاریوم را کنترل کنند. برخی از تیمارهای بیولوژیک بذر قادرند با ریشه های گیاه کلونی تشکیل دهند و در نتیجه گیاه را به مدت بیشتری
در مقابل عوامل بيماريزا مصون کنند این محافظت تا زمانی که عوامل بیماریزای خاک بر جمعیت تیمارهای بیولوژیکی بذر مستقر روی ریشه تاثیر نگذارند
ادامه دارد گزارش شده که تیمار بیولوژیک بذر موجب افزایش رشد شده و در نتیجه کنترل طولانی تر روی بیماری و عملکرد منجر میشود. تیمارهای
بیولوژیک بذر کار کرد گیاه را به طور چشمگیری میبخشند قارچ هایی از قبیل تریکو در ما (Trichoderma harzianum) پیتیوم (Pythium oligandrum
Chaetomium globosum قادر به کنترل بیماری مرگ گیاهچه Damping off و بیماری های دیگر می باشند. باکتری هایی از قبیل گونه های ریزوبیوم که
باعث افزایش گره بندی ریشه و تثبیت نیتروژن میشوند از دیرباز در قالب پوشش بذر استفاده شده اند. ایـن باکتریهای مفید و باکتریهای دیگر از قبیل
باسیلوس (Bacilus subtilis) و زود و موناسها با استفاده از روش های، آزمون شده اند. موفقیت و کارکرد تیمارهای بیولوژیکی بذر (البته نه همه آن ها) در
طیفی از شرایط خاک به اثبات رسیده
علوم و تکنولوژی بذر
است. گونه های خاصی از تریکو در ما در خاک هایی با آهن پایین تر فعالیت کمتری نشان داده اند، که احتمالاً به دلیل رقابت چشمگیر قارچ های زود و
موناس با تریکو در ما برای آهن است ها بارد و همکاران در برخی شرایط تیمارهای بیولوژیکی بذر در خاک بذر و یا گیاه در شرایط طبیعی پایدار نیستند.
برای مثال، قارچ های زود و موناسی (Psendomonads ftuorescens) که به عنوان یک عامل کنترل کننده زیستی تولید شده بودند به بذرهای ذرت که در
محلول غذایی و در مزرعه کشت شدند، اضافه شدند. کنترل بیولوژیکی در بذرها و ریشه های گیاه رشد یافته در محلول غذایی ۴۳ روز بعد از کاشت
مشاهده شد، اما کار کرد این قارچ ها برای آن دسته از گیاهانی که در خاک کشت شده بودند، با گذشت زمان کاهش یافت کاربرد مواد بیولوژیک در بذرها
به کار کرد عامل کنترل کننده زیستی تعداد اندام های تکثیری اضافه شده به بذر کاربرد این مواد و کنترل سایر میکروب ها در فرآیند استفاده از این مواد
بستگی دارد. تیمارهای بیولوژیک بذری که در محافظت از بذرهای جوانه زده مؤثر هستند، به جمعیت کمتری در مقایسه با آن دسته از عوامل بیولوژیکی
نیاز دارند که کم اثرثر هستند. برای اطمینان از این که آفت به قدر کافی کنترل می شود تعداد اندام های تکثیری در هر بذر باید تعیین شود، زیرا دوباره
کاری و تیمار مجدد بذر با عوامل بیولوژیک منجر به کاهش درجه تأثیر آنها می شود عناصر غذایی مورد نیاز برای ریز موجودات زنده PH پوشش بذری و
سرعت استقرار این ریز موجودات عوامل دیگری هستند که سبب بهبود تیمارهای بیولوژیکی بذر می شوند.
میکروب و الودگی ها
ممکن است حمل و نقل و کاربرد تیمارهای بیولوژیکی بذر برخلاف تجهیزات سنتی مورد استفاده برای تیمار بذر به شرایط استریل تری برای ممانعت از
آلودگی میکروب های مفید به موجودات زنده بیماریزا نیاز داشته باشد. ابزاری که برای استفاده از چند عامل بیولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرند باید
استریل باشد تا از آلودگی میکروب های مفید با انواعی که تأثیرگذاری آنها کمتر است، ممانعت شود. اگر از ابزار سنتی موجود برای تیمار بذر و کاربرد
میکروب های بیوکنترل استفاده می شود این ابزار باید کاملاً تمیز شود زیرا ممکن است بقایای قارچ کشها برای عامل کنترل زیستی مضر باشند. همچنین
ممکن است تجهیزات سنتی مورد استفاده موجب وارد آمدن خسارت به موجودات زنده بیولوژیک و در نتیجه سبب کاهش فعالیت آمیشود ممکن است
استفاده از تیمارهای بیولوژیکی بذر برای حصول پوشش یکنواخت سبب بروز مشکل چسبندگی بذر در طی خشک کردن شود فرمولاسیون میکرو گرانولی
از زودو موناس ارائه کردند که در آن به جای استفاده مستقیم روی بذر این تركيب مستقيماً در شیار کاشت قرار می گیرد از مفهوم مشابهی برای
تیمارهای بیولوژیکی قارچی بذر Trichoderma harzianum استفاده شده است به نحوی که فرمولاسیون گرانولی تیمار از قطعات هيف قارچ کلامید و سپر
1. Propagules (Chlamydospores) و هاگ بر (Conidia) مخلوط شده با آلجيتات سدیم (Sodium alginate) و پلی اتیلن گلیکول ساخته شده است دن
داراند نهایت این که ضدعفونی سطحی بذرها با هیپو کلرید سدیم و چند قطره از یک ماده کمکی برای اطمینان از پوشش کامل پوسته بذر قبل از استفاده
تیمارهای بیولوژیکی بذر حائز اهمیت است. این تیمار سبب عاری شدن پوشش بذر از سایر عوامل بیماریزایی می شود که ممکن است با عامل کنترل
بیولوژیکی رقابت کنند.
