وراثت درمانسي و جوانه زني بذر برنج

نويسندگان: محمود صيادي - صديقه رمضاني - فردوس عادلي مسبب - ابراهيم دودابي نژاد

مركز آموزش عالي علمي - كاربردي جهاد كشاورزي رشت - دوره كارشناسي زراعت برنج

بذرها بخشي از زنجيره چرخه زندگي گياه را تشكيل مي دهند. آن ها با داشتن پايدارترين شرايط زيست شيميايي، فيزيولوژيكي و مورفولوژيكي نسبت به فشارهاي محيطي گوناگون داراي قدرت تحمل فراوانند. چون بذرها داراي قدرت تحمل زيادي نسبت به تغييرات محيطي هستند، اطلاعات زادشناختي كه توسط گياهان والدشان به طورقطعي به نسل بعد انتقال مي يابند، درصورتي كه گامت هاي جنسي داراي تركيب ژنتيكي يكساني باشند، با انتقال به بذر به بقاي گونه ها كمك خواهد كرد. اگر اطلاعات زادشناختي آن ها متفاوت باشد، تغيير و تكامل تازه اي در زاده ها پديد خواهد آمد.

لازم به توضيح است كه در زمان تشكيل بذر شرايط محيطي تغييرات انعطاف پذيري را درآن ايجاد مي كند، و در نتيجه گياه مي تواند خود را مطابق تغيير محيط سازگار كند و در نسل بعد رشدش را تنظيم نمايد. ازاين گذشته، در حالت هاي بسياري، عمل جوانه زني به طور عام مستقل از ويژگي هاي ديگر است، و تغييرات انعطاف پذير بذرها درانتقال دقيق اطلاعات ژنتيكي گياه مادري تأثير ندارد. درحقيقت، اغلب اوقات به نظر مي رسد كه تغيير انعطاف پذير قابليت جوانه زني، بقاء و تكثير گياهان نسل بعدي را در محيط هاي پيشبيني نشده اي كه كشت مي شوند، قابل اطمينان است. جوانه زني بذرها عموما تحت تأثير عوامل محيطي متعددي مانند نور، درجه حرارت، آب، فشار گاز قرار دارد. درحالت برنج زراعي نور اثر خاصّي در جوانه زني ندارد. تفاوت هاي ارقام در ميزان پاسخ به درجه حرارت جوانه زني احتمال دلرد به دليل تغييرات بين گونه اي باشد كه در نتيجه گسترش زراعت برنج عايد شده است. گياه برنج به صورت هاي ديم، آبي و آبي عميق رشد مي كند. در حقيقت بذرهايش هم درآب و هم درهوا مي تواند جوانه بزند. تفاوت پاسخ هاي جوانه زني بذر به عوامل محيطي كه توضيح داده شد، بقاء گياه برنج را ميسر ساخته است.

درمانسي و طول عمر بذر برنج

درمانسي باعث به وجود آمدن مكانيزمي مي شود كه بذر برنج بلافاصله پس از رسيدن يا برداشت اگر در شرايط بارندگي و مرطوب قرار گيرد، جوانه نزند. اغلب برنج هاي زيرگونه ژاپني فاقد درمانسي دانه بوده و پيش از برداشت با آغاز بارندگي ها جوانه مي زنند. درمانسي دانه هاي رسيده و مرطوب را از جوانه زدن بر روي خوشه در نواحي باران خيز آسيايي حفظ مي كند.

درمانسي برنج از نوع درمانسي واقعي برنج نيست، به طوري كه جنين حتي 7 روز پس از گرده افشاني مي تواند جوانه بزند و گياه را به وجود آورد. در حال حاضر برنج كولتيوار درمانسي دار H4 حدود يك هفته پيش از رسيدن دانه، ميزان فعاليت پراكسيداز سريعا كاهش مي يابد، بدون اين كه، درمانسي دانه و اكسيژن جذب شده دانه هاي سالم تغيير كرده باشد. در طول دوره انبارداري يا پس از رسيدن دانه هاي كامل درمانسي دار چهار كولتيوار در 30 - 25 درجه سانتي گراد به مدت 3 تا 6 هفته دامنه بحراني فعاليت پراكسيداز از1 تا 4/1 ميكرومول پورپوروگالين درساعت در دانه بود، كه در حد بالا ( 4/1 ) دانه ها تقريبا به طور كامل درمانسي داربودند و در حد پائين ( 1 ) دانه ها غير درمانسي دارشدند.

جذب اكسيژن دانه بالغ واريته H4 در حال كاهش درمانسي تمايل به افزايش دارد. كاهش فعاليت پراكسيداز و جذب اكسيژن هردو ممكن است در كاهش فعاليت هاي پوسته دخالت داشته باشند. جداكردن پوسته دانه هاي رسيده منجر به كاهش درمانسي و افزايش جذب اكسيژن برنج قهوه اي گرديد. خراش برنج قهوه اي در نزديكي جنين، درمانسي را به طور كامل مي شكند. جنين برنج هاي درمانسي دار در حالت غوطه ور درآب به مدت 2 تا 3 روز، آب را كم تر از بذرهاي برنج فاقد درمانسي جذب مي كنند. جنين هاي فاقد درمانسي با متيل بنفش 25/0 درصد رنگ مي گيرند، درصورتي كه جنين هاي درمانسي دار رنگ نمي گيرند. بنابراين، درمانسي در دانه برنج ممكن است به موجب سرعت كم نفوذ آب و اكسيژن به داخل جنين باشد. با تيمارهاي گوناگوني مانند خشك كردن درگرماي آون ( به مدت دوروز در درجه حرارت 50 درجه سانتي گراد )، اسيد ( 2 pH )، يا استفاده از پراكسيد هيدروژن ( آب اكسيژنه، منواكسيد كربن، سيانيد، هيدروژن سولفوره، هيدروكسيل آمين، نيترات يا نيتريت ) مي توان درمانسي بذر را شكست.

اگرچه، مقدار رطوبت زمان برداشت حدود 30 درصد مي باشد، پس از خشك كردن در آفتاب به مدت يك روز مقدار رطوبت در ارقام درمانسي دار 18 - 17 در صد و پائين تر از برنج هاي فاقد درمانسي (20 درصد ) بود.

مقايسه درمانسي و مدت زمان انبارداري پس از برداشت ( 4 تا 6 هفته در درجه حرارت 27 - 25 درجه سانتي گراد) دانه برنج واريته H6 نشان داد كه مدت زمان غوطه ور كردن در آب پيش از جوانه زني، بذرهاي درمانسي دار و فاقد درمانسي داراي مقادير مشابهي از مالات، فنل هاي محلول و اتيلن و فعاليت هاي مشابه يو- لئوسين كربن 14 ، مالتاز ، و 3 - نوكلئوتيداز هستند ( Baun , 1972 ).

اخيرا هاياشي ( 1979 ) يك بازدارنده درون زاي جوانه زني به نام سيس - آبسزيك اسيد را غلظت 280 ميكروگرم بر كيلوگرم در بذر برنج رقم كتا كتارا ( Ketaketara ) را شناسايي كرده است. تركيبات فنلي محلول در آب پوسته ممكن است نقش ممانعت از رسيدن اكسيژن به جنين را برعهده داشته باشند. براي مثال مي توان از اسيدهاي سسيناميك، فروليك و پارا- كوماريك ( مشتقات اسيدسيناميك )، وانيليك و اسيد پارا - هيدروكسي بنزوئيك، وانيلين، اسيد ساليسيك، پارا - هيدروكسي بنزالدئيد، اسيد ايندول استيك و بازدارنده بتا را نام برد ( ميكل سن، 1967 ).

طول عمر بذر برنج

درجه حرارت، محتويات رطوبتي و فشار اكسيژن از متغيرهاي اصلي مؤثر در انبارداري بذر برنج محسوب مي گردند. بذرهاي ارقام درمانسي دار داراي طول عمر انبارداري بيش تر از ارقام فاقد درمانسي است. مناسب ترين شرايط انبارداري ارقام فاقد درمانسي با رطوبت كم تر از 14 درصد يا كم تر از 75 درصد رطوبت نسبي در درجه حرارت هاي پائين است. انبار كردن ذخاير بذري به مدت طولاني مستلزم حفظ رطوبت پائين با نصب رطوبت گيرو درجه حرارت پائين است. بذرهاي ارقام برنج واكسي عموما داراي طول عمر انباري كوتاه تر از ارقام غير واكسي ( آميلوز دار ) هستند. اين اثر ممكن است به دليل بالابودن رطوبت تعديلي بذرهاي واكسي به ميزان بالاتر از 75 درصد رطوبت نسبي در مقايسه با بذرهاي غير واكسي باشد. بذر برنج در 20- درجه سانتي گراد، و 5 درصد رطوبت براي اين كه قدرت رويشي آن 5 درصد اوليه كاهش يابد به مدت 300 سال بايستي درانبار نگه داري شود. دربانك هاي جرم پلاست، بذور را در 38 درجه سانتي گراد به طور كامل خشك مي كنند تا محتويات رطوبت آن ها به 6 درصد برسد و درخلا در داخل كن هاي آلومينيومي بسته بندي مي كنند و براي دوره زماني كوتاه در 2 درجه سانتي گراد و انبارداري بلند مدت در 10- درجه سانتي گراد نگهداري مي كنند.

مشاهده ميكروسكوپ الكتروني نشان مي دهد كه مسن سازي بذر با كاهش قدرت رويش نه تنها به بي نظمي غشاء ياخته اي ( كاهش تراوايي )، بلكه به تجزيه و تخريب مواد ذخيره اي جنين بذر برنج بستگي دارد. غوطه وركردن جنين هاي مرده ( 5 ساله ) باعث فروپاشي سريع تركيبات پروتئيني و ليپيدي آن ها مي شود. انسجام غشاي گلوبوئيدي در اجسام پروتئيني شكسته شده و بلورهاي فيتين همراه با مواد پروتئيني جدا مي گردند. اين عمل در فضاهاي داخلي قابل مشاهده است.

دانشمندان معتقدند كه هيدرولاز اسيدهاي موجود در اجسام پروتئيني مسؤول تجزيه محتويات اجسام پروتئيني و خود كافتي سيتوپلاسم هستند.

تغييرات فيزيولوژيكي در انبارداري طولاني بذرهاي برنج با كاهش زيستايي آن همرا است. درصد جوانه زني بذر برنج رقم Rubsail كه درزراعت هاي مختلف برداشت شده تا دوسال بدون تغيير باقي مي ماند. اما درسال سوم فقط 4 درصد كاهش مي يابد. وويگور نشاء ( برپايه رشد طول ريشه ها و ساقه ) به طور مشابهي كاهش مي يابد و در بذرهاي كهنه ملاحظه گرديد كه تمايزيابي مورفولوژي ريشه ها و ساقه رخ نمي دهد. فعاليت آلفا- آميلاز كاهش مي يابد ولي در نمونه هاي چهارساله نيز وجود دارد