انتشار مقالات کشاورزی و علوم وابسته

1- يك قاشق سرخالي قهوه را داخل قوري بريزيد.

2-يك استكان آب سرد به آن بيفزاييد.

3- يك قاشق سرخالي شكر به آن اضافه كنيد.

4-خوب بهم بزنيد.

5-قوري را روي شعله ملايم بگذاريد تا به جوش آيد.

6-وقتي كه به جوش آمد و روي آن كف كرد، شعله گاز را خاموش كنيد.

7-ميل‌كنيد.

با تشكر از: خانم مهندس پشتيبان

تحقيقات ميكرو RNA (يا miRNA ) بذر‌ها
چكيده :
 ميكروRNA ها مولكول‌هاي تنظيمي اساسي هستند و دربروز ژن نقش اساسي را بازي مي‌كنند. وظايف بيولوژيكي آن‌ها براي فرآيندهاي نموّي گياهان وجانوران با اهميت هستند. درباره ريز RNAها، اطلاعات اندكي وجود دارد. براي درك بهتر تنظيم بروز ژن‌هاي دانه‌ها، لازم به مشخص‌كردن تنظيم ژني مورد نياز است. miRNA ها، به عنوان مولكول‌هايي با نقش قابل توجه در اندام‌های و بافت های گیاهی شناخته شده اند.اخيراً، براي جداسازي و شناسايي به روش غير راديواكتيوي بيان ميكروRNA هاي كوچك دانه‌ها  دستور كار ساده‌اي ارائه شده است. در اين مطالعه ميكرو RNA بذر مورد تأكيد قرار گرفته است. اين تکنیک های تشخیصي، به عنوان روشي جديد براي جداسازي در  Heyn Arabidopsis thaliana (L.) در حال توسعه مي‌باشد. بذرهاي مورد استفاده در اين تجزيه وتحليل از گياه Silliquae تهيه شد. اطلاعات بيان miRNA هاي Arabidopsis وLycopersic esculentum  Mill و ژن‌هاي هدف آن‌ها نيز تجديد نظر شده است.

مقدمه
ميكروRNAها (miRNAs)، از 21 مولكول تنظيمي نوكلئوتيدي، براي اولين بار در ضمن مطالعات توسعه‌اي در Caenorhabditis elegans (Maupas) Dougherty ودرتنظيم زماني نموّ لاروي با اهميت دانسته شده‌است (Lee et al.,1993) و تازگي در تحقيقات مربوط به miRNAها تحولي به وجود آمده است. اين تركيبات در تنظيم فراشدهاي طيف گسترده‌اي از گياهان و جانوران پر اهميت دانسته شده‌است ( توسط Ambros در سال 2004 و Kinder  و Martien در 2005سال  مورد بازنگري قرارگرفته است ). ميكرو RNA ها در فرآيندهاي گوناگوني با ترشح انسولين با واسط گلوكز (Poly et al.,2004)، ريخت زايي مغز (Giraldez et al.,2005) ، سرطان (Calin et al., 2004; Gregory and Shiekhattar, 2005) يا به عنوان پاسخ گياهان به كم‌آبي، شوري، سرما، اسيد جيبرليك (GA) و اسيد آبسيسيك (ABA) را موجب مي‌گردد  (ABA)( Achard et al., 2004; Sunkar and Zhu, 2004).
جالب توجه اين‌كه اين مسيرهاي تنظيمي miRNAها براي بعضي ازبوته‌هاي بين گونه‌اي مختلف برنج (Oriza sativa L.) ، Arobidopsis thaliana (L.)Heynhحفظ شده است. و درحالي‌كه به نظر مي‌رسد، ليكوپودها (Floyd and Bowman, 2004; Axtell and Bartel,2005)، ازدولپه‌اي‌ها و تك لپه‌اي‌هاي منحصر به فردي باشند (sunkar et al., 2005)  . ميكرو RNA هاي گياهي از يك مولكول پيش ساز حلقه ساقه‌ به وسيله شبه ديسر 1 (DCL1) (Kurihara and Watanabe,2004) فرآوري شده‌اند، معمولا در حد ایده‌آل توالی كامل هدف مي‌باشند و به طورکلی كاركرد شان براي تنظیم پایین بیان ژن هدف با شکافت mRNA هدف در این مكان رقم مي‌خوردLlave et al.,2002)  . همچنين نمونه‌هايي از ميكروRNAهاي گياهي وجود دارد كه در اين سطح ترجمه عمل مي‌كنند(Aukerman and Sakai,2003; Chen, 2004). ميكروRNAها براي تنظيم بسياري از فراشدهاي گياهي دخالت مي‌كنند: مانند نموّ گل (Aukerman and Sakai,2003; Chen, 2004)، ريخت ساختي  برگ/ساقه (Palatnik et al., 2003)، توسعه ريشه (Guo et al., 2005; Wang et al., 2005)، اثر هورمون (Achard et al., 2004; Mallory et al., 2005) ونيز در توليد miRNAs (Xie et al., 2003; Vaucheret et al., 2004). گزارش‌هاي تحقيقاتي miRNA گياهان به طورعمده روي گل‌، ساقه وبرگ متمركز شده است. همچنين بذرها از نظر بيان miRNAها و كاركرد بالقوه آن‌ها در رشد و نمو و جوانه زني بايد مورد آزمون قرار گيرند. يك روش ساده براي جداسازي miRNAها ابداع گرديده و يك سيستم چندكاره غربال گيري گروه‌هاي miRNAهاي  بذرها با استفاده از كاوشگرهاي غير راديواكتيو رواج يافته است و يك دستگاه خشك‌كن كوچكي نيز براي آن فراهم گرديده‌است (Martin et al., 2005). تمام اين روش‌هاي رواج يافته، با اطلاعات مفصلي در وبسايت‌هاي سودمند براي تحقيقات  miRNAها دراين قسمت خلاصه خواهندشد. روشي كه اخيرا براي استخراج از بذرهاي درحال تكامل Arabidopsis siliquae  به منظور تشخيص miRNAهاي توسعه يافته است، نيز معرفي مي‌شوند. درنهايت، اطلاعات تازه تجزيه  miRNAs و miRNAs  ژن‌هاي هدف در درون بذرها، و قابليت‌هاي تحقيقاتي آن‌ها شرح‌داده خواهد‌شد.

 تعيين miRNA در بذرها به روش عمليات نيمه بالا
ارائه  يك  روش ساده براي جداكردن miRNAs  بذرها، با مشاهدات پيشين تهيه RNA نيز مورد استفاده قرار گرفت. در حالي كه استخراج RNA از بذرها براي تحليل بيان ژن، به صورت خشك كنندگي ژل RNA   و واكنش هاي زنجيري معكوس ترانس‌كريپتاز پلي‌مراز (RT-PCR) انجام مي‌شد، ناخالصي‌هاي پلي ساكاريد‌هاي همراه آن مشكل سازبود. در ضمن خارج‌كردن پلي‌ساكاريدها از نمونه‌هاي RNA با استفاده از ايزوپروپانول، معلوم شدكه، اسيدهاي نوكلئيك باجرم مولكولي بالا ( يعني، DNA ژنومي و RNA با جرم مولكولي بالا [mRNA and 28s and 18s rRNA, tRNA])) از مولكول‌هاي با جرم مولكولي پايين( يعني 5s rRNA, tRNA, and small RNA) به روش ايزوپروپانول جزء به جزء مي‌توانند جداشوند. چنين اطلاعاتي براي ارائه يك روش كار به نسبت ساده‌اي براي استخراج miRNA  به كار مي‌رود كه در نوشته‌هاي اخير به تفصيل شرح داده شده است (Martin et al., 2005 )، و در اينجا به طور خلاصه توصيف مي‌گردد. مرحله اول استخراج اساساً مشابه استخراج RNA به روش مرسوم فنل سديم دودسيل سولفات (SDS) است (Sombrooket al., 1989). پس از رسوب ليتيم كلرايد، miRNAs در بالاي رسوب به حالت محلول باقي ‌مي‌ماند و سپس با رسوب گيري در ايزوپروپانول 50-40 % (حجمي)  خالص‌تر مي‌گردد. بيش‌تر ناخالصي‌هاي HMW RNA و  DNA آن با رسوب‌گيري در حلال ايزوپروپانول 40% حجمي بيرون رانده مي‌شود. LMW RNA  ( RNA باجرم مولكولي  پايين) كه در محلول رويي باقي مي‌ماند و در رسوب‌گيري نهايي با ايزو پروپانول 50% حجمي رسوب مي‌كند. اين رسوب جمع‌آوري مي‌شود و با اتانول 80% حجمي شسته شده و سپس خشك شده ودرآب يا حلال فرماميد حل مي‌گردد. آنگاه اين miRNA دردستكاه الكتروفورز بر روي ژل پلي اكريل آميد 17% جرمي- حجمي محتوي اوره 7 مولار مجزا گرديده، با استفاده از واحد انتقال نيمه جامد (Bio-Rad Laboratories,Hercules,California, USA) به سمت يك غشاي با بار مثبت ( Hybond-N+, Amersham Biosciences, Piscataway, New Jersey, USA) انتقال مي‌يابد و UV تقاطع با آن رانشان مي‌دهد ( براي راهنمايي مفصل‌تر نوشته مارتين و همكاران، 2005راببينيد).
 چون ميكرو آرايه‌هاي miRNA تجارتي براي تجزيه miRNA گياه دردسترس نيست، براي توانايي نيمه بالا تحليل بيان miRNAs  در بذرها، روش ديگري توسعه يافته‌است. يك سيستم باتر (Immunetis, Boton,Massachusetts,USA)، كه معمولا براي غربال‌گري آنتي‌بادي‌هاي مونوكلونال مورد استفاده قرار مي‌گيرد، براي غربالگري هم‌زمان miRNAهاي متعددي مورداستفاده قرار گرفت. سيستم باتر داراي چاهك‌هايي است كه به طور همزمان مي‌توان 16 پروب را در آن‌ها به كاربرد، شكل a1- 37 Martin et al., 2005)). اساسا، LMW RNA با انتقال به سمت غشاء با بار مثبت از روي ژل آماده  جدا مي‌گردد. غشاء در يك ظرف پيش هيبريداسيوني قرارداده مي‌شود و سپس براي هيبريداسيون وارد يك سيستم محافظت شده‌اي مي‌گردد.  
 
شكل سيستم Immunetics miniblotler
تقريبا 170 ميكروليتر محلوب پروب به چاهك‌ها اضافه شده است. شستشو مي‌تواند به روش northern blotting بااستفاده از 2×ssc  2/0 % وزني :حجمي SDS در دماي 65 درجه انجام شود.
دراين سيستم استفاده از پروب‌هاي راديواكتيو ميسر نيست، تهيه پروب‌هاي غيرراديواكتيو تا اندازه‌اي حساس براي غربالگري ضرورت مي‌يابد. اين كار مي‌تواند با استفاده از T7 RNA پليمراز و RNA ديگوكسي ژنين مخلوط برچسب استفاده كرد(Roche Applied Science, Indinapolis, Indiana,USA). براي اين منظور، الگوهاي DNA (oligomers) براساس توالي‌هاي شناخته شده miRNA صورت مي‌گيرد كه در وبسايت miRBase موسسه سانگر مي‌تواند يافت شود ( http://microrna.sanger.ac.uk/)(Table 37.1). روش تهيه پروب تغيير يافته ( اصلاح شده ) با استفاده از كيت ساخت پروب  mirVanaTMmiRNA(Ambion, Austin, Texas,USA) براي تهيه موفقيت‌آميز پروب‌هاي miRNA غيرراديواكتيو استفاده مي‌شود (Martinetal., 2005).
غربالگري ايمونتيك شناسايي بيان miRNA هاي بذر را امكان پذير مي‌سازد. قسمت عمده‌اي از بيان miRNA ها در جوانه‌زني بذرهاي گوجه‌فرنگي (Lycopersicon esculentu Mill) و نشاءهاي آن بااستفاده ازاين روش تشخيص داده‌شده است. شكل b37.1 مثالي از يك غشاي تهيه شده اوليه با miRNA هاي استخراجي از نشاء هاي بذرهاي گوجه‌فرنگي را نمايش مي‌دهد كه براي پروب‌هاي miRNA هاي مختلف هيبريد ارائه ‌شده است. جالب‌ توجه اين كه، نمونه‌هاي مشابه‌اي در بيان miRNA بذرهاي Arabidopsis و گوجه‌فرنگي مشاهده‌شده است، نظر براين است كه اين miRNA ها در جوانه‌زني بذرها مي‌توانند نقش مهمي ايفا نمايند ( R.C.Martin, P.P. Liu and H. Nonogaki,  نتايج انتشار نيافته ).
روش‌هاي توصيف شده در بالا را مي‌توان براي بذرهاي در حال نموّ مورد استفاده قرار داد. درحال حاضر، غربالگري ايمونتيك براي تشخيص بيان  miRNA ها در siliquae Arabidopsis به كار برده شده است. با اين حال، استفاده كامل از siliquae براي تجزيه و تحليل بيان  miRNA به دليل ناخالصي‌هاي siliquae درآن ممكن است استنتاج نادرستي را ببار آورد. علاوه براين ، دستور كار بذرهاي درحال نمو siliquae منوط به صرف وقت زيادي است. اخيرا، يك روش ساده‌اي براي بذر از Arabidopsis siliquae توسعه يافته است(شكل 37.2). siliquae كه مي‌تواند بر پايه مرحله و اندازه، گروه‌بندي گردد، بادقت در امتداد اتصال بين دوقسمت چسبيده آن با چاقور جراحي از هم باز مي‌گردد. سپس Siliquae بازشده درداخل آب محتوي شن ريز ( ذرات شني s-9887; sigma, st. Louis, Missouri,USA) و آن را چندي بار روي شيكر ورتكس، در هربار چند ثانيه  به آرامي تكان مي‌دهند تا دانه‌ها در داخل آب آزاد گردند. به طوري‌كه ذرات  ته نشين شده و بذرها كه سبك‌تر از آب هستند در سطح شن تجمع مي‌يابند و مي‌توان آن‌ها را با يك پي‌پت جمع‌آوري كرد.RNA LMW و HMW RNA ها هردو به طور موفقيت‌آميزي از بذهاي درحال تكامل  با استفاده از اين روش استخراج شدند ( P.-P. Liu, R.C. Martin and H. Nonogaki, انتشار نيافته).
            (a)  (b)
   شكل1-37: (a) سيستم Immunetics miniblotler . دو غشاء مرطوب پيش‌هيبريد شد‌ه‌اي ما بين صفحات پلاستيكي محكم شده‌اند. بين غشاء‌ها و پايه صفحه از محلول تامپون پوشانده شده‌است. پس از برداشتن محلول پيش‌هيبريدكننده اضافي از چاهك‌ها با استفاده از نوك پي‌ پت µl200 متصل به خلاء ساز دستي، مقدار µl170 محلول پروب براي هيبريدسازي در داخل هركدام از چاهك‌ها قرار مي‌دهند. (b) نمونه‌اي از يك غشاء با سيستم غربالگري Immunetics هيبريد گرديد. باندها به توسط لومينسانس شيميايي برروي فيلم اشعه ايكس قابل مشاهده شدند.

جدول 1-37 وب-سايت‌هاي سودمند در تحقيق miRNA.
نام وب-سايت نشاني وي-سايت
مر كز سرطان‌شناسي Memorial Sloan-Kettering، مركز زيست‌ شناسي محاسبات http://www.microrna.org/

RNAi@elegansNet http://c.elegans.tripod.com/RNAi.htm

موسسه sanger miRBase http://microrna.sanger.ac.uk/

پروژه RNA كوچك Arabidopsis http://asrp.cgrb.oregonstate.edu/dp/

صفحه خانگي Berti,sLab http://web.wi.mit.edu/bartel/pub/

آزمايشگاه McManus http://itsa.ucsf.edu/micro/faculty/
McManus/miRarrays.html

آيا miRNA ها در بذرها حضور دارند، چگونه؟
تاكنون معلوم شده است كه miRNAها نقش مهمي در نمو گياه برعهده دارند. تشخيص بيان miRNAها در بذرها به وسيله خود آن‌ها، اطلاعات زيادي را در جهت درك بهتر زيست‌شناختي تكامل وجوانه‌زني بذر در اختيار قرار نمي‌دهد. توصيف الگوهاي بيان ژن هدف miRNA و وظايف زيست‌شناختي آن‌ها در بذور مطابق شرح مرحله بعدي ضروري است. خوشبختانه، در گياهان، مناطق ژن‌هاي هدف miRNA كه داراي توالي‌هاي miRNA مكمل هستند، تقريباً باهم جورمي‌باشند و با كامپيوتر قابل پيشگويي هستند(Reinhort et al., 2002; Rhoades et al., 2002). براي مثال، mir156 و mir157 هردو آن‌ها كه در جوانه‌زني بذور Arabidopsis بيان مي‌شوند( گزارش‌هاي منتشر نشده R. C. Martin, P. P. Lin and H. Nonogaki). براي هدف SQUAMOSA پروموتر متصل به ژن  پروتئين ماننديSPL) ) پيش‌بيني گرديده است (جدول 2-37).
جدول 2-37 miRNA- هايي كه در جوانه‌زني بذور و بذرهاي جوانه زده Arabidopsis و اهداف پيشگويي آن‌ها تشخيص داده‌ شدند. miRNA ها با استفاده از روش‌هاي غربالگري Immunetics تشخيص داده شدند ( داده‌ها نشان داده ‌نشده ‌است).
miR 156 پروموتر  SQUAMOSA متصل به جسم پروتئين مانند (SPL)a كنترل گل دهي
miR 157 پروموتر  SQUAMOSA متصل به جسم پروتئين مانند (SPL)a كنترل گل دهي
miR 162 DICER-LIKE1 (KCL)b پردازنده miRN
miR165 Homeodomain-leucine zipper protein (HD-ZIPIII)a قطبيت برگ، توسعه آوندي
miR 166 Homeodomain-leucine zipper protein (HD-ZIPIII)a قطبيت برگ، توسعه آوندي
miR 173 رونويسي مولد فعال‌كننده Trans siRNA (TAS1، TAS2) مولد ta-siRNA
miR 319 عامل ترجمه‌كننده مارپيچ-حلقه-مارپيچ (TCP)d توسعه برگ
miR 390 رونويسي مولد فعال‌كننده Trans siRNA (TAS3)d مولد ta-siRNA
a Rhoades et al., (2002); b Xie et al., (2002; c allen et al., (2005); d Palatnik et al. (2003).               
اين پروتئين‌ها به يك گروه عاملي ترجمه‌كننده تعلق دارند و معمولاً با نقشي كه آن‌ها در نموّ گل بر عهده دارند، تشخيص داده مي‌شوند. SQUAMOSA  متصل به پروتئين‌هاي 1 و 2 در Antirrhinum
 
شكل 2-37 استخراج بذرهاي رسيدهsiliquae  Arabidopsis. (a) شكل نمايش استفاده از Siliquae به عنوان يك مرحله مقدماتي استخراج بذر. Siliquae با استفاده از يك تيغ تيز حرّاحي از شيار آن باز مي‌شود. (b) و (c) Siliquae باز شده محتوي بذور سالم و كامل مي‌باشد. (d) نمايش استخراج بذر. Siliquae بازشده به داخل يك لوله پلاستيكي (15 يا 50 ميلي ليتري ) محتوي آب و ذرات شن انتقال داده مي‌‌يابد و با استفاده از ورتكس اندكي تكان داده مي‌شود. ذرات شن با Siliquae باز برخورد كرده و و آن را به داخل آب آزاد مي‌كند. Siliquae را با پنس مي‌توان از آب بيرون كشيد. چون ذرات شن سريع‌ تراز بذور ته‌نشين مي‌گردند، بذور استخراج شده از روي سطح شن قابل بازيابي بوده و مي‌تواند با پي پت جمع‌آوري شود.     
 majus به منظور شناسايي اتصال به  SQUAMOSA، يك ژن باهويت مريستم گل به طور ابتكاري تشخيص داده شد(Klein et al., 1996). شانزده همولوگ Arabidopsis از SPL تشخيص داده شدند كه 10 تاي آن‌ها داراي miR 156 مكان مكمل بودند ( شكل 3-37). بنابراين، تعيين اين‌كه كداميك از 10 همولوگ‌ در خلال جوانه‌زني براي درك نقش miR 156 در جوانه‌زني بيان شوند، ضروري به نظر رسيد ( بعداً شرح داده خواهد شد). miR 162 كه در جوانه‌زني بذور Arabidopsis و گوجه فرنگي ( داده‌ها نشان داده نشده است) شناسايي گرديد كه Dicer-Like 1 هدف را نشان مي‌داد (DCL1) (Xiet al., 2003). جالب توجه اين كه DCL1 (شبه ديسر1) در فرآيند پيش miRNA به شكل miRNA طبيعي تشكيل مي‌‌شود. براي فراهم شدن يك تنظيم فيدبك (باز خورد) منفي براي DCL1 تا اين كه  پروتئين  افزايش يابد   DCL1و miRNA بيش‌تري توليد مي‌شود و DCL1 mRNA شكافته‌ مي‌گردد. با سطوح كاهش يافته پروتئين DCL1، miRNA كمي توليد مي‌شود، و پايداري DCL1 mRNA و ترجمه آن به پروتئين تشديد مي‌گردد ( Xiet al., 2003 ).miR 165/166  نيز در بذور درحال تكامل Arabidopsis بيان مي‌شود و براي شناخت خانواده ژن هدف عامل ترجمه HD-ZIPIII به كار مي‌رود كه مناظر‌هاي گوناگون برگ، بافت آوندي وتكامل گل در Arabidopsis را ايجاد مي‌كند (Mcconnell et al., 2001; Reinhart et al., 2002; Rhoades et al., 2002; Emery et al., 2003). عوامل ترجمه ازخانواده  TCP كه شامل يك طرح پايه پيچ-حلقه-پيچ (Helix-Loop-Helix) (bHLH) هستند كه در تكثيرمريستم درگير مي‌باشند و هدف miR 319  قرار مي‌گيرد ( Cubas et al., 1999; Palatnik et al., 2003).
 
شكل 3-37 هم‌ترازي توالي‌هاي هدف miRNA در خانواده ژن SPL. بازهاي مورد بحث بارنگ زمينه سياه مشخص شده‌اند.
 اگرچه miRNA ها بانقش تنظيم كنندگي منفي‌شان شناخته مي‌شوند، اما گزارش‌هاي اخير از نقشي را كه براي miRNAها در توليد عمل تداخل كوتاه RNA دخالت دارند(ta-siRNA)(trans-acting short interfering)  پشتيباني مي‌كنند.  miR173 وهم miRNA هردو در جوانه‌زني بذرهاي Arabidopsis و گوجه فرنگي و نشاءهايشان تشخيص داده شده‌اند ( نتايج انتشار نيافته R. C. Martin, P.-P. Liu and H. Nonogaki)، به عنوان ta-siRNA هدف توليدكنندگي رونويسي (به ترتيب  TAS1  يا  TSA2 و TSA3) شناخته شده‌اند(Allen et al., 2005). اين miRNA ها پيش رونوشت‌هاي ta-siRNA هدف قرار مي‌گيرند و منخر به توليد ta-siRNA مي‌شود، كه بعداً ژن‌هاي ديگري را به طور منفي تنظيم مي‌كند. جالب اين‌كه، هدف‌هاي TAS3، عامل 3 و 4 mRNA، پاسخ به اكسين (ARF3 و ARF4) است كه در خلال آشكارسازي اكسين رشدي گياه و تكامل آن بسيار اهميت دارد. TasiR-ARF، كه همسان TAS3 است، نيز از راه داده‌هاي تجزيه پايه تعيين شده و براي هدف ARF2، ARF3،   ARF4نشان داده ‌مي‌شود( Williamset al.,2005). ژن‌هاي miRNAها و ژن‌هاي هدف miRNA در جدول 2-37 خلاصه شده است.
پس از شناسايي خانواده‌هاي اصلي miRNAهاي بيان شده در بذرها، Pri- و Pre-miRNA به وسيله RT-PCR مي‌تواند بهبوديابد و براي شناسايي تعدادي از خانواده‌هاي ژني miRNA كه در بذرها ترجمه مي‌شوند، مرتب گردند( Schmittgen et al., 2004). در شكل a 4-37 و b  يااين‌كه، امكان بهره گرفتن از َ5 و َ3 بهبود سريع انتهايي ساخت cDNA (RACE) با پرايمرهاي پاسخ دهنده‌اي براي مجبور كردن مكان‌هاي miRNAهاي واقعي، در جداكردن ژن‌هاي پاسخ‌دهنده به بيان miRNA در بذرها طراحي شده است. اطلاعات براي اختصاصي كردن فضايي – زماني بيان ژن miRNA با استفاده از ترسيم پروموتر: گزارشگري مورد نياز خواهد بود. چون اغلب miRNAهاي هدف يك خانواده ژني، براي تشخيص بيان ژن هدف اختصاصي به ويژه در بذور نيز ضروري است. براي نمونه، 10 ژن SPL مختلفي وجود دارد كه اهداف بالقوه اي براي miR 156 محسوب مي‌گردد( شكل 3-37). در گياهان، اغلب اوقات miRNAها، ژن‌هاي هدف را به توسط ميانجيگري شكافت mRNAها در جهت منفي تنظيم مي‌كنند. يك روش 5Race براي تقويت اجزاي متفرّق حاصل از شكاف حدواسط miRNA ممكن است مورد استفاده قرار گيرد، تا بتواند براي تشخيص ژن‌هاي هدف اختصاصي مرتب شود( Llave et al., 2002). بنابر اين، استفاده از آن براي به دست آوردن توالي ژن بيان شده و مناطق پروموتر ژن هدف آن، براي آزمايش‌هاي آتي ضروري خواهد بود.
 هدف نهايي اين آزمون‌ها تعيين نقش‌هاي زيست شناختي miRNAها وژن‌هاي هدف miRBAها در تكامل و جوانه‌زني بذور مي‌باشد. روش‌هاي مشتركي براي تجزيه تحليل عملكرد ژن اعم از كار افتادن و يا حداكثر بيان موتانت‌ها و آزمون فنوتيپي نتاج وجود دارد. بعضي از ژن‌هاي هدف miRNA از نظر  كاركرد‌شان افزايشي مي‌باشند(Miller and Gubler, 2005; Okushima et al., 2005)، بنابراين، چنين روش‌هايي نمي‌توانند كاربردي باشند. آزمون‌هاي بيان ژن هدف نيز داراي چالش‌هاي بالقوه‌اي مي‌باشند، زيرا miRNA، ممكن است به فراواني در بافت‌ها موجود باشند، كه هنوز هم درسركوب تظاهر miRNA هدف تواتايي كافي داشته باشند.همچنين بيان شديد، با استفاده از پروموتر سازنده مانند CaMV35S، درصورتي كه ژن داراي عملكردي درداخل بافت‌ها، درجايي كه به صورت غير نرمال بيان گردد، مي‌تواند موجب اثرات Peiotropic شود.يك روش معمول براي مشخص كردن عملكرد ژن هدف  miRNA درجهش‌زايي مكان‌هاي مكمل miRNA براي ژن هدف است كه بيان اين ژن جهش‌يافته طوري مي‌باشد كه miRNA نه خيلي بلند قادر به شكافت miRNA هدف گردد (شكل c4-37). تشكيل
 
شكل 4-37 (a) نمايش ساختار ثانويه يك مولكول pre-miRNA. (b) نمايش طرح پرايمري براي RT-PCR براي تقويت رونويسي miRNA يا pri-miRNA. پرايمرهاي پيش‌برنده معكوس با يك چنين روشي كه توالي miRNA طبيعي بين 2 پرايمرنشان داده ‌شده است (برجسته با خط ضخيم) مي‌تواند طراحي شود.(c) نمايش ساختار miRNA ژن هدف مكان موتاژن زايي. بالايي: ژن هدف miRNA بدون جهش مشتق به وسيله پروموتر سازنده CaMV 35S، مياني: متمم miRNA ژن هدف مكانموتاژن‌زايي مشتق از پروموتر 35 S، پاييني: متمم miRNA ژن هدف مكان موتاژن‌زايي مشتق از خود پروموتر.  
دهنده ژن هدف موتانت در برخي موارد حاوي اطلاعات مهمي بوده است (Achard et al., 2004;Chen, 2004; Laufs et al., 2004; Guo et al., 2005)، ولي در موارد ديگري بر روي فنوتيپ گياه نيزمي‌تواند اثرات Pleiotropic برجاي بگذارد(Wang etal., 2005). با اين حال، درصورتي كه پرومترمعتبر و منطقه غير كدگذاري َ3 ژن هدف miRNA به كار مي‌رود، آن‌گاه اين ژن در زماني كه بايستي به طور عادي به وسيله miRNA تنظيم شود، دقيقا مجاز به بيان مي باشد(Palatnik et al., 2003;Mallory et al., 2004, 2005). اين كار نقش‌هاي miRNAها و ژن‌هاي هدف را در رشد گياه و تكامل آن بهتر نشان مي‌دهد. چنين رويكردي نيز براي تحقيقات miRNA بذرها بسيار اميدواركننده مي‌باشد.
دانش جهاني  miRNA در عرصه‌هاي تحقيقاتي به سرعت در حال پيشرفت است. گروه‌هاي زيادي در زمينه‌هاي مختلف وظايف miRNA و تحليل آن وجود دارد. تعدادي از اين گروه‌ها داراي وب-سايت‌هايي هستند (جدول1-37) كه حاوي اطلاعات سودمندي براي كساني است كه درگير تحقيق miRNA مي‌باشند
تقدير نامه ها
ما از جيمز كارينگتون، Zhixin Xie و ادوارد آلن، مركز تحقيقات ژنوم و محاسبا ت زيستي در OSU به خاطرمشاوره و بحث مفيد، سپاسگزاري مي‌نماييم. اين كار با حمايت مالي بنياد ملي علوم IBN- 0237562 to H. Nonogaki انجام شده است.
منابع
   Achard, P., Herr, A., Baulcombe, D.C. and Harberd, N.P. (2004) Modulation of floral development
by a gibberellin-regulated microRNA. Development 131, 3357–3365.
Allen, E., Xie, Z., Gustafson, A.M. and Carrington, J.C. (2005) microRNA-directed phasing during
trans-acting siRNA biogenesis in plants. Cell 121, 207–221.
Ambros, V. (2004) The functions of animal microRNAs. Nature 431, 350–355.
Aukerman, M.J. and Sakai, H. (2003) Regulation of flowering time and floral organ identity by a
microRNA and its APETALA2-like target genes. The Plant Cell 15, 2730–2741.
Axtell, M.J. and Bartel, D.P. (2005) Antiquity of microRNAs and their targets in land plants. The
Plant Cell 17, 1658–1673.
Calin, G.A., Sevignani, C., Dumitru, C.D., Hyslop, T., Noch, E., Yendamuri, S., Shimizu, M.,
Rattan, S., Bullrich, F., Negrini, M. and Croce, C.M. (2004) Human microRNA genes are frequently
located at fragile sites and genomic regions involved in cancers. Proceedings of the National
Academy of Sciences of the United States of America 101, 2999–3004.
Chen, X. (2004) A microRNA as a translational repressor of APETALA2 in Arabidopsis flower development.
Science 303, 2022–2025.
Cubas, P., Lauter, N., Doebley, J. and Coen, E. (1999) The TCP domain: a motif found in proteins
regulating plant growth and development. The Plant Journal 18, 215–222.
Emery, J.F., Floyd, S.K., Alvarez, J., Eshed, Y., Hawker, N.P., Izhaki, A., Baum, S.F. and Bowman,
J.L. (2003) Radial patterning of Arabidopsis shoots by class III HDZIP and KANADI genes. Current
Biology 13, 1768–1774.
Floyd, S.K. and Bowman, J.L. (2004) Gene regulation: ancient microRNA target sequences in plants.
Nature 428, 485–486.
Giraldez, A.J., Cinalli, R.M., Glasner, M.E., Enright, A. J., Thomson, J.M., Baskerville, S., Hammond,
S.M., Bartel, D.P. and Schier, A.F. (2005) MicroRNAs regulate brain morphogenesis in zebrafish.
Science 308, 833–838.
Gregory, R.I. and Shiekhattar, R. (2005) MicroRNA biogenesis and cancer. Cancer Research 65,
3509–3512

برنامه های دیم کاری

 كشاورزي در شرايط ديم اغلب با روش‌هاي مختلف تأمين آب همراه است، كه در بعضي موارد شامل منابع آب سطحي و جاري مي‌باشد. به طور كلي استراتژي و تاكتيك مزرعه‌داري به دو دسته مصرف خيلي زياد آب و خيلي كم آن تقسيم مي‌شود. در اين فصل به مديريت آب كشاورزي ديم در مناطق خشك اشاره مي‌گردد، زيرا بيش‌تر تنوع روش‌ها براي اين شرايط توسعه يافته‌ و رابطه بين توليد و تأمين آب باروشني بيش‌تري ديده مي‌شود. فصل 14 اصول آبياري را به عنوان يك موضوع جداگانه‌اي بررسي مي‌نمايد. با اين‌حال، با اشاره مختصري بر مديريت كشاورزي در مناطق مرطوب اين بحث را شروع مي‌كنيم كه دراين نواحي خطرات و روش كار مقابله‌ با آن‌ها تا اندازه‌اي از مناطق خشك متمايز شده است.

2-13 كشاورزي مناطق مرطوب

           كشاورزي ديم در مناطق مرطوب با دسترسي به آب آزاد و فراوان جريان دارد. با اين‌حال، تأمين آب در آن‌ها به ندرت ايده‌آل بوده و از آب زيادي تا كمبود زودگذر آن متغيراست. عرضه بيش از حد آب ناشي از جريانات سطحي و خاك‌هاي اشباع مشكل عمده‌اي هستند كه عموما عمليات زهكشي را ضروري مي‌سازد ( بخش12-5). فرسايش آبي ( بخش 12-6) و اتلاف مواد غذايي خاك نيز در اثر بارش فراوان در مناطق مرطوب بيش‌تر از مناطق خشك مشاهده مي‌گردد. شسته شدن نيتروژن خاك در فصل 8 ارزيابي شد. اهميت پوشش سبز در كنترل فرسايش و از دست رفتن عناصر غذايي نشان مي‌دهد كه نقاط با شيب زياد بايد به صورت علف‌زار حفظ شوند. بسياري از مكان‌هاي پست نيز به صورت علف‌زار باقي مي‌مانند، چون از خاك‌هاي سرد و مرطوب و فاقد زهكش تشكيل يافته‌اند كه آن‌ها را براي زراعت نا مناسب ساخته‌ است. براي حل مشكل شرايط سرد و رطوبي اين نواحي از روش‌هايي مثل كشت پشته ( ridge cultur) استفاده مي‌شود. مشكل هميشگي، فراواني بارندگي و توقف فعاليت‌هاي زراعي ناشي از آن ، تأخير در خاك‌ورزي و كاشت به دليل رطوبت مفرط خاك و قرارگرفتن در معرض آفات و بيماري‌ها و يا سرماي يخبندان زودرس است. بعضي مواقع، تنظيم زماني فعاليت‌هاي بحراني، كار غير ممكني است، زيرا خاك‌ورزي زمين‌هاي خيلي مرطوب به طور جدّي به ساختمان خاك لطمه وارد مي‌سازد. دراين صورت كشاورزان مجبورند از كار با ماشين‌هاي سنگين اجتناب كرده وعمليات اجرايي خود را تا زمان خشك شدن خاك به تعويق بيندازند. هنگامي كه عمليات زراعي بيش از اندازه به تأخير‌افتد، كشاورزان بايستي آماده جايگزيني كولتيوارهاي مختلف با فصل رشد كوتاه تر و يا حتي تغيير نوع زراعت  باشند. در جاهايي كه فصول كوتاه‌تري وجوددارد ازخشك‌كن‌هاي دانه به منظور اطمينان از كيفيت برداشت كولتيوارهاي ديررس مربوط به فصول بلند رشد،‌ بيش‌تر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تاكتيك رايج ديگر اين است كه، از برداشت يك محصولي مانند ذرت براي سيلو كردن، پيش از اين‌كه دانه ببندد. زيرا بارندگي به محصول آسيب مي‌زند. سيلوي علوفه نيز راه حلي براي محصولات علوفه‌اي در مناطق مرطوب است.

           علف‌هاي هرز در مناطق مرطوب يك مشكل عمومي به شمار مي‌روند و فرصت عمليات مكانيكي براي مقابله با آن به سرعت از دست مي‌رود. اين مشكل با بهره‌گيري از علف‌كش‌ها به سادگي قابل حل نمي‌باشد. پوشش‌هاي گرمسيري ممكن است مشكلات زراعي مشابهي را ايجاد نمايد، كه علف‌كش‌هاي پيش رويشي داخل شده به خاك بايستي با توازن صحيح بين محلوليت و دوام آن در خاك انتخاب گردد.

           خشكي يكي از مخاطرات موردي در همه انواع كشاورزي ديم است. در مناطق مرطوب، گياهان زراعي در يك دوره زماني مواجه با خشكي به ندرت نسبت ريشه به برگ ( R:L ) خود را تخصصي مي‌كنند و اثرات خشكي در آن مي‌تواند شديد تر از نواحي خشك باشد. اختلاف عملكرد در مناطق مرطوب كم‌تر از مناطق خشك است ( فصل 3 ). با اين حال، ارزش سرمايه‌اي تجهيزات آبياري و تأمين آب براي محصولات باغي كه قيمت بالايي دارند به ندرت قابل توجيه است. برعكس، كشاورزان در مناطق مرطوب مي‌توانند از سرمايه گذاري براي حفاظت احشام و تجهيزات مزرعه‌اي صرفه‌جويي كنند.

           با اين وصف، تأكيد مي‌شود كه اقليم‌هاي مرطوب وخشك بيش‌تر، از نظر باران باهم تفاوت دارند. وضعيت‌هاي رطوبتي جوّي و ابري نواحي مرطوب نسبت به تابش‌هاي خورشيدي كم‌تر معني دار بوده و نوسانات دمايي روزانه مشاهده شده كم‌تر از مناطق خشك است. اثر اصلي آن توليد بالقوّه كم‌تر است. باوجود اين، مقايسه بين اين دو منطقه مرطوب و خشك از نظر نقش آن‌ها در عملكرد اقتصادي مزارع اختلاف خيلي كوچكي را نشان مي‌دهد. عملكردهاي پايين به علت تابش كم‌تر با مصرف آب بيش‌تر جبران مي‌شود.

اصول استفاده بهينه از آب

      آب دردسترس يك گياه زراعي شامل ذخايره رطوبتي خاك به اضافه دوره بارندگي در فصل زراعي مي‌باشد. مصرف بهينه آب محدود، متكي بر به كارگيري نسبي اصول متعددي است(Loomis, 1983 ). اساسي ترين آن‌ها تبخير و تعرق (ET ) مي‌باشد كه بايستي در رقابت با عرضه آب محدود شود. با اين‌حال، امكان اثر متقابل شديد بين عرضه آب، مصرف آب و رشد گياه زراعي، در دامنه وسيعي از گزينش مديريتي قرار دارد كه براي انتخاب آن مي‌تواند به‌كار گرفته شود. به منظور افزايش عملكرد محصول تحت شرايط كمبود آب، مديريت آن در اولين فرصت بايستي در جهتي هدايت شود كه حداكثر آب در دسترس را براي گياه زراعي فراهم كند (ET )، در وهله دوم در جهت انتخاب  گياه زراعي با بازدهي تعرقي بالا ( TE ) از نظر عملكرد اقتصادي آن‌ها مديريت شود.

      گزينه‌هاي مورد نظر براي به حداقل رساندن تبخير و تعرق (ET) از راه كنترل عرضه آب با تغيير شخم، ارتقاء سيستم ريشه‌اي عميق، كاهش خروج آب زهكشي، و افزايش نفوذپذيري، كنترل علف‌هاي هرز، انتخاب خاك‌هاي با ظرفيت خوب نگهداري آب وكشت كولتيوارهاي فصل بلند. در جستجوي به حداكثر رساندن Ep  ( به حداقل رساندن Es ) با مالچ‌هاي سطحي، افزايش جمعيت‌هاي گياهي، تقويت ريشه‌هاي سطحي فعال، بذرپاشي زود هنگام، كشت كولتيوارهاي فصل كوتاه و كولتيوارهاي زودرس هستند. سرانجام راه‌هايي براي به حداكثر رساندن TE وجود دارند كه عبارتنداز: اجتناب از دوره‌هاي بالاي تبخيرو تعرق كه نيازمند به انتخاب كولتيوارهاي بهينه طول فصل زراعي و بذرپاشي آن‌ها در زمان مناسب كنترل آفات و بيماري‌ها و با استفاده از كودها مرتفع مي‌شود ( كوپر و همكاران، 1987).

      از نظر كشاورزان، استراتژي توليد بهينه شامل الگو‌هاي زراعي ( سلسله‌اي از مديريت تركيبات ژنوتيپي ) است كه آن‌را در طول يك دهه به طور عيني تجربه كرده باشند. اين هدف معمولا حداكثر بازده خالص است، اما با به حداقل رساندن ريسك اطمينان از ذخاير جاري و حفاظت پايداري سرمايه همراه است. دراين مورد، تاكتيك‌هاي موقتي فرصت طلبانه‌ استراتژيكي مناسبي براي اصلاح دگرگوني‌هاي محيطي( شامل اقيم اقتصادي است كه در اين‌جا توضيح داده نمي‌شود ) به كار بسته مي‌شود و  اصلاح عملكرد محصولات منحصر به فرد را به دنبال داشته و يا مقابله با قحطي در برنامه قرار مي‌گيرد. اين مفاهيم دگرگوني محيطي و مشاهدات بلند مدت و كوتاه مدت آن براي درك استراتژي زراعت و ماهيت و نقش تصميم گيري تاكتيكي بحراني است.

          يك قاعده عمومي به‌كاركيري مؤثر منابع كمياب عبارت است از متراكم‌سازي آن‌ها تا سطح فعاليت آستانه‌ ‌شان. اين تمركز سازي پايداري غير يكنواخت توزيع ذخاير را در فضا و زمان مي طلبد. در مورد آب و رشد گياه، وجود و اهميت آن در روابط اكولوژيكي كه گياهان وحشي را قادر به رشد در مناطق خشك مي‌سازد مي‌تواند به خوبي احساس شود. مكان‌هايي كه در آن‌جا آب به صورت رواناب يا نشد تجمع مي‌يابد براي رشد مطلوب هستند. در نواحي غيراز آن گياهان مي‌توانند با  سيستم‌هاي ريشه‌اي خود كه به طورمعنيداري بزرگ تر از كانوپي‌شان است در تراكم اندك تنها به حيات خود ادامه دهند. در چنين مواردي، ساختارهاي كانوپي ممكن است كانال‌هاي آب پايين ساقه محل‌هايي با نفوذ زياد را براي گياه به وجود آورند  و از ذخاير عميق خاك استفاده نمايند. سازگان‌هاي عمقي ريشه متضمن نفوذ آب كم به منطقه ريشه‌ها هستند. كاربرد قاعده همانندي به طور مكرر در مديريت گياهان زراعي و مرتعي در محيط‌هاي كم آبي ديده شده است

الگوهاي كم آبي و انواع گياهان

      موفقيت در زراعت ديم به انتخاب گياهان زراعي مطلوب و كولتيوارهايشان بستگي دارد. يك اصل كلي در موفقيت ديم اين است كه گياهزراعي در چرخه زيستي خود دوره‌هاي كم آبي را تحمل نمايد و يا از آن اجتناب نمايد تا از الگوهاي آب در تشكيل عملكرد بيش‌ترين استفاده را به دست بياورد. ويژگي ديگر مناطق خشك و نيمه خشك عبارت است از تغييرپذيري ساليانه زراعت ديم در آن‌ها. چنين تنوعي، نه‌تنها در خود ديم،  بلكه در توسعه سيستم‌هاي توليدي كشاورزي كمك بزرگي محسوب مي‌گردد.

      در مناطق با تأمين آب غيرقابل پيش‌بيني، گونه‌هاي علفي شامل علف‌زارهاي يكساله و پايا، و علوفه‌هاي اخصاصي چراگاه‌ها، سيستم‌هاي توليدي موفقيت‌آميزي هستند. در اين نواحي، دوره‌هاي كوتاه يا متوسط تأمين آب را با توليد علوفه مي‌توان مديريت كرد، ولي عموماً، احتمال كم حمايت چرخه باز توليدي گياهان زراعي از عملكرد موفق توليد بذر به عنوان يك شاخص زيستي است. چراگاه‌هاي خود رويشي متكي بر توليد بذر جمعيت، مقدار بذر مورد نياز كم‌تر از برداشت زراعي است. علاوه براين، ذخاير بذري خاكي چراگاه‌ها در طول سال‌هاي متمادي با توليد بذر كم اندوخته شده‌اند( فصل 5 ).

      محصولات ريشه‌اي و غده‌اي گزينه جالبي را در مناطق مستعد خشكسالي نشان مي‌دهند، زيرا تجمع عملكردي آن‌ها نامحدود بوده و پالس‌هاي رشدي آن‌ها با هر زراعت ديمي مي‌تواند اندام‌هاي عملكردي را افزايش دهد. كاساوا (Cassava ) مثال جالبي در ميان گياهان ريشه‌اي مقاوم به خشكي به حساب مي‌آيد. اين گياه مي‌تواند دوره‌هاي خشكسالي را تحمل كند ( بيش‌تر از 3 ماه ) در حالي كه با بسته‌شدن روزنه، كوچك شدن رشد برگ، برقراري نسبت مطلوب LAI به طول ريشه و در نهايت با ريزش برگ، وضعيت آب داخلي گياه تنظيم مي‌شود ( كونور و همكاران، 1981 ). پس از يك بارندگي سطح برگ به‌طورسريع ترميم مي‌شود، كه احتمالاً به موجب انتقال نشاسته از ريشه‌ها مي‌باشد. پس از سپري شدن يك يا چند چرخه فصلي، كاساوا مي‌تواند عملكرد قابل توجهي را به دست آورد ( بيش از 20 تن بر هكتار )، همان‌طور كه در آفريقا، براي مواجه با خشكسالي شديد و گرفتاري غذايي حفاظت مي‌شود.

      گياهان دانه‌دار گل نامحدود براي مناطقي كه طول فصل رشد ( تأمين كل آب ) خيلي متغير است، مناسب مي‌باشد، به طوري كه فصل رشد در آن از نظر دوره خشكي غير قابل پيش‌بيني مي‌باشد. به محصولات با چرخه زندگي 150 – 100 روز، يك امتداد گلدهي 50 روزه اجازه احتمال جايگزيني عملكردي پس از يك خشكي كوتاهي را مي‌دهد، در حالي كه يك محصول گل محدود ممكن است بخش عمده‌اي از پتانسيل عملكردي خود را از دست بدهد.

      محصولات زراعي رشد محدود به دوره كوتاه خشكي در زمان گلدهي حساس بوده و ممكن است پتانسيل عملكرد آن‌ها به ميزان قابل ملاحظه‌اي كاهش يابد. از آن‌جايي كه دوره اندوختگي عملكرد در مرحله پاياني رشد محصول صورت مي‌گيرد، كاهش آن ممكن است تحت خشكي شديد دوره‌اي قرار گيرد. كولتيوارهاي انفرادي داراي الگوي رشد نسبتاً ثابتي هستند ( فصل 5 ) به طوري كه با كاشت به موقع كولتيوارهاي مناسب مي توان از دوره‌هاي تنش اجتناب كرد. مؤثر ترين روش اجتناب از تنش آخر فصلي، و حفظ ثبات عملكردي عبارت از استفاده از كولتيوارهاي فصل كوتاه مي‌باشد. دراين روش استفاده  نامناسب از سال‌هاي خوب خواهد داشت و ممكن است در يك دوره بلند مدت با عملكرد كم تر از حد عادي كولتيوارهاي فصل بلند باشد. انتخاب بهترين كولتيوارها به تغييرات آب و هوايي در محل  و هدف توليد كنندگان مثل حصول طولاني مدت، ذخاير جاري ساليانه يا موارد ديگر بستگي دارد.

      محصولات زراعي رشد محدود براي مناطقي مناسب هستند كه طول فصل رشد آن‌ها از سالي به سالي ديگر تا اندازه‌اي ثابت ب‌ماند. در عمل، محصولات رشد محدود، به ويژه غلات، از محصولات زراعي غالب كشاورزي نيمه خشك هستند. اين كليد موفقيت استفاده خوبي براي آب قابل دسترسي در توسعه مخزن عملكرد حداكثر ( دانه بر هكتار ) مي‌باشد كه براي پر كردن دانه مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.

نشانويژگي‌هاي استفاده مفيد از آب

براي تعيين راندمان مصرف آب در محصولات زراعي، دو جزء سازنده وجود دارد. اولين جزء آن رابطه بين توليد بيوماس و ET  (WUE=W/ET) مي‌باشد كه در چرخه زندگي رشد گياه زراعي در شرايط محيطي گوناگون هم در رشد و هم در تعرق مؤثر است. دومين جزء به رابطه بين خصوصيات فصلي رشد و تشكيل عملكرد اقتصادي مربوط است. در اين سطح، نقش كلي گياهان زراعي به صورت WUE_y(=Y/ET)  بيان مي‌گردد. براي گياهان علوفه‌اي كه عملكرد به صورت توده‌هاي فصلي رشد يكسان است، به امتياز بندي بين WUE_w و WUE_y نيازي ندارد.

      شرح مفصل رابطه بين استفاده آب توسط گياه زراعي و رشد آن در فصل 9 بيان شده است، به طوري‌كه، تعرق ( E_p ) به عنوان بخشي از ET مورد تأييد قرار گرفت كه به رشد وابسته است. E_p متناسب است با كمبود فشار بخار اشباع (e^*-e_a) و رابطهW/E_p=k/(e^*-e_a)  براي آن برقرار است، كه k يك عامل كارايي ويژه گياه زراعي مي‌باشد (Tanner and Sinclair, 1983 ) . در نتيجه، كارايي مصرف آب به وسيله هر گياه زراعي برابر است با: WUE_w=W/ET=[k/( e^*-e_a ][1-E_a/ET]

هنگامي كه E_p به حداكثر برسد ] يعني تبخير خاك (E_s) حداقل باشد [ و هنگامي‌ كه گياه زراعي در حالي رشد نمايد كه (e^*-e_a) كوچك باشد و تابش و دما براي رشد مناسب باشند، بيش‌ترين مقدار رشد را خواهد داشت.

      اهميت تأثير شرايط فصلي بر روي WUE در جدول 13-1 براي دو زمان بذرپاشي گياه آفتابگردان نمايش داده شده است، دسامبر و مارس در كوردوبا، اسپانيا ( lat.38 N ).

جدول 13-1  رشد و كارايي مصرف آب براي گياه آفتابگردان كاشته شده در زمستان و بهار در كوردوبا ، اسپانيا.

توضيح جدول: 1 – شاخص برداشت برابر 0.25 تحت تأثير بذرپاشي قرار نگرفت.

 2 – منابع از جيمنو و همكاران (1989 ).

3 – رنگ خاكستري اجرا در CGR  ماكزيمم و رنگ زرد اجراء فصلي.

بذرپاشي در دسامبر خيلي زودتر از معيارهاي محلي بوده است، محصولات بذرپاشي در آن زمان آهسته در زمين استقرار مي‌يابند و كم‌تر از محصولات بذرپاشي شده در ماه مارس قادر به رقابت با علف‌هاي هرز هستند. محصولات زود پاشيده شده‌اند (هراكشت ) آهسته‌تر رشد مي‌كنند ولي باوجود چرخه زندگي كامل بلند مدتي كه دارند، آن‌ها در مقابل شرايط تبخيري نسبتاً بالاي تابستاني مقاوم‌ تراز محصولات هراكشت مي‌باشند. در نتيجه، آن‌ها داراي سرعت‌هاي رشد بهينه بالاتر، دوام نگهداري طولاني‌تر بوده و WUE_w بيش‌تري هستند. براي چنين محصولاتي اثر غير افزايشي تيمار شاخص برداشت    HI (=0.25) وجود داشته است و بنابراين، WUE_y داراي واكنشي متناسب با رشد بود. اين موضوع هميشه صدق نمي‌كند.

مصرف آب پيش از گلدهي و پس از آن

چگونگي دوره رشد بهينه در رابطه با منابع آب، و چگونگي بهينه كردن اختصاصي اين منابع بين دوره‌هاي رشدي پيش و پس از گلدهي در محصولات يكساله با سوأل‌هاي مهمي همراه است. اگر اين منابع آب كوچك باشند، بايستي آن را بين 2 دوره به دقت تقسيم كرد. از طرف ديگر، هر محصولي كه در حال پر كردن دانه است، در زمان رسيدگي هماهنگ با رشد بيش‌تر دانه‌ها ذخايرآبي را بهتر اندوخته مي‌سازد.

      فيشر ( 1979 ) مسأله كارايي مصرف آب را در توليد گندم با استفاده از داده‌هاي جمع‌ آوري شده از جنوب استراليا مورد تجزيه و تحليل قرار داد ( شكل13-1). با افزايش رشد برگ‌ها پيش از گل‌دهي (بعد افقي ) به طور فزاينده‌اي آب كمي را براي فعاليت منبع در خلال پرشدن دانه داشته و آستانه‌ محدوديت آب را براي عملكرد دانه تنظيم مي‌كند.آستانه ديگر اين نمودار گنجايش پتانسيل مخزن است، كه اين برآورد پتانسيل عملكرد محصول از حاصل‌ضرب تعداد دانه در مرحله گرده افشاني و اندازه پتانسيل دانه محاسبه مي‌گردد. اين تجزيه و تحليل نشان مي‌دهد كه فعاليت منبع در دوره پس از گل‌دهي در بيوماس بالا دچار محدوديت آب مي‌شود. اگر 10 درصد بيوماس در گل‌دهي فرآورده‌هاي ذخيره شده را به تواند به دانه انتقال دهد ( انتقال مجدد )، آن‌گاه تخصيص بهينه آب براي رشد پيش از گرده آفشاني در اين نمونه به بيوماسي برابر با t/ha 2/6 نائل خواهد گرديد، كه عملكرد دانه آن برابر با t/ha 2/4 به دست مي‌آيد. در نتيجه HI آن 43/0 است. اين استراتژي رشد  و گل‌دهي عملكرد را تحت شرايط متوسط محيطي مي تواند به حد اكثر برساند.

 كارآيي مصرف آب در گندم ديم

نتايج اجراي تعداد زيادي از آزمايش‌هاي مزرعه‌اي در مناطق گندم ‌كاري نيمه ديم جنوب استراليا به منظور تحقيق رابطه بين عملكرد و مصرف آب در گندم در شكل 13-2 خلاصه شده است. اين آزمايش‌هاي ديم در فصل‌هاي رشد مختلفي بين 186 و 566 ميلي متر و تشتك تبخير از 560 تا 580 ميلي متر به اجراء درآمده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با ET در دامنه 150 – 500 ميلي متر، عملكرد افزايش مي‌يابد. حداكثرعملكرد به دست آمده در هر سطح ET به توزيع نسبي بارندگي بستگي دارد كه عمل توزيع مصرف آب را بهينه مي‌كند، يعني E_s را به حداقل رسانده و از توسعه و شكل‌بندي عملكرد دانه را در مراحل پيش از گل‌دهي و پس از آن به طور بهينه‌اي پشتيباني مي‌كند. داده‌هاي شكل 13-2، كارآيي تعرق حداكثر در توليد دانه را ( TE_y ) در حدود  kgha^-1mm^-1 20 را به عنوان يك تقريب كاري مكان‌ها و فصل‌هاي اين مطالعه است. در مكان‌هاي با تمايل تبخيري زياد، TE_y كوچك‌تر است.

      وضع محصولات زراعي منحصر به فرد نسبت به لاين‌هاي با كارآيي ماكزيمم در شكل 13-2 چند نكته مهمي در آن وجود دارد. در حالي كه، محصولات با كم‌ترين بازدهي در هر سطح مصرف آب به موجب اثرعوامل غير منبع آب، مثل بيماري‌ها، منابع نيتروژني زياد يا كم، علف‌هاي هرز، يخبندان، يا مديريت ضعيف، توزيع نامناسب باران نيز به عنوان يك عامل احتمالي محدود كننده عملكرد بازتاب يابد. يك توزيع نا مناسب ممكن است مصرف كامل منابع آب را با تأثير بر موازنه بين E_p و E_s و الگوهاي فصلي E_p و از جهت ديگر توزيع رشد بين مراحل رويشي و زايشي، نا كارآمد سازد.

كولتيوارها و زمان بذرپاشي

      انتخاب كولتيوارهاي سازگار و تعيين زمان بذرپاشي آن‌ها از مراحل اساسي براي راندمان مصرف آب در كشاورزي ديم به شمار مي‌روند. مناسب‌ترين كولتيوارها آن‌هايي هستند كه بيش‌ترين كارآيي (مقدار K بيش‌تر، معادله 13-1 ) تمام آبي كه با اعمال مديريت مي‌توان در دسترس قرار داد را مصرف نمايد. با فقدان ساير عوامل محدود كننده رشد، كارآيي مصرف آب با اجتناب يا تحمل موقت در حين چرخه رشد و توزيع فصلي در روش مصرف بهينه در مراحل رويشي و زايشي بستگي دارد.

      رشد محصول به دما، فتوترمال (نورگرما ) و واكنش به بهاره سازي بستگي دارد ( فصل 5 ). يكي از خصوصيات همه گياهان زراعي تغييريذيري آن‌ها در الگوهاي نموي است كه در برنامه زادگيري به منظور ايجاد كولتيوارها در محيط‌هاي زيادي مي‌توانند دستورزي شوند. توانمندي ديگر اصلاح گياهان زراعي انتخاب الگوي نموي بهينه در شرايط فصلي متغير محيط‌هاي ديم است. براي مثال كولتيوارهاي گندم را در مناطق مديترانه‌اي مي‌توان نام برد. اين كولتيوارها معمولاً از انواع بهاري هستند كه بدون بهاره سازي به گل‌دهي مي‌روند. زمان گل‌دهي برخي از محصولات زمستاني با بذرپاشي در پاييز كنترل مي‌گردد كه ممكن است خيلي سريع توسعه يافته و در پاييز پس از سپري شدن خطر يخبندان وارد مرحله گل‌دهي گردد. اين روش براي سال‌هاي پرباران اوايل پاييز يك جاي‌گزيني تاكتيكي مناسبي مي‌باشد. اگر آن‌ها پيش‌بيني كنند كه شرايط خاك در زمستان مانع عمليات كشت خواهد شد، بخشي از بذر يا همه آن مي‌توانند زودتر كشت نمايند. كولتيوارهاي زود كشت گندم زمستاني داراي مرحله رويشي طولاني‌تر از گندم‌هاي بهاري هستند كه دير كشت مي‌شوند.

      اين سوأل بالا مي‌گيرد كه آيا با اين عمل كولتيوارهاي زمستاني براي رشد رويشي خود آب اضافي مصرف مي‌كنند تا به پرشدن بهتر دانه آن‌ها منجر گردد، يا نه؟ يك برنامه آزمايشي، رشد و مصرف آب در گندم بهاري و زمستاني را مورد تجزيه و تحليل قرار داده  (cvs, Banks and Quarrion) و زمينه‌هاي ژنتيكي بذرپاشي در چهار موقعيت مناسب به مدت دوسال در ملبورن استراليا با موفقيت به اجرا درآمد. روند مراحل رشد و نمو و مصرف آب نشان داد كه در اثر بذرپاشي از پاييز تا بهار مقدار ET كاهش مي‌يابد ( شكل 13-3 ). چون اين محصولات دير بذرپاشي شده در زمان بلوغ با شرايط تبخير شديد مواجه مي‌گردند، چرخه زراعي كامل شدنشان به طور معني‌داري كوتاه مي‌گردد. كولتيوارهاي زمستاني چرخه زراعي بلندتري داشته و از كولتيوارهاي بهاري بيش‌تر آب مصرف مي‌كنند ( ET كل بالاتر ) به ويژه در بذرپاشي ديرهنگام. كولتيوارهاي زمستاني با بذرپاشي در ماه مه بهتر از سپتامبر انجام شدند، اما هردو كولتيوار در بذرپاشي‌هاي حد متوسط در ماه‌هاي ژوئن و ژوئيه از نظر رشد و نمو، مصرف آب و عملكرد به طور محسوسي بهتر بودند. در كولتيوارهاي زمستاني كه در سپتامبر بذرپاشي شده بودند، ناهماهنگي مصرف آب بين مراحل رويشي و زايشي آن‌ها مشاهده گرديد. 240 ميلي متر از كل ET تنها 38 ميلي متر ( 16 درصد ) در طول پرشدن دانه به كاررفت كه عملكرد دانه در مقايسه با بيش‌ترين آن يعني 9/4 تن بر هكتار به 8/1 تن بر هكتار رسيد.

انتخاب C₃ در مقابل C₄  

مقايسه گونه‌هاي محصولات زراعي نشان مي‌دهد كه انواع C₄ كارآيي تعرقي ويژه بالاتر ( k ) از C₃ دارند ( جدول 9-4 ). عموميت دادن آن ممكن است نادرست باشد كه گونه‌هاي C₄ در محيط‌هاي داراي محدوديت آبي بهتر از C₃ باشند. در عمل هميشه بدين منوال نيست، زيرا گونه‌هاي C₃ در دماهاي پايين‌تر مي‌توانند توليد بيش‌تري داشته باشند و بنابراين ET^*  پايين‌تر از C₄ خواهند داشت. در محيط‌هاي كم آب، اغلب موارد توليد محصولات سرما دوست، كه بخش‌هايي از سال داراي تبخير كم‌تراز محصولات C₄ هستند كه تنها تحت دماي بالا و شرايط تبخيري بيش‌تر تابستاني به گل مي‌روند. براي مثال، اگر ميزان آب در يك منطقه اي براي هردو محصول رمستاني يا تابستاني mm300 باشد، در اين‌ صورت كشت گندم كه داراي ET^* فصل زراعي حدود mm450، موفقيت آميز تر از زراعت يك محصول ذرت تابستاني با ET^* كل mm900 خواهد بود.

 تناوب گياه زراعي و كود

هنگامي كه يك عامل محدود كننده ديگري براي عملكرد وجود نداشته باشد، استراتژي لازم براي به حداكثر رساندن كارآيي مصرف آب (WUE) بيش‌ترين موفقيت را به دنبال خواهد داشت. بيماري‌هاي خاك‌زي سازگان‌هاي ريشه را تخريب كرده و اثربخشي آن را در جذب آب كاهش مي دهند. علف‌هاي هرز آبي را به مصرف خود مي‌رسانند كه لازم است براي گياه نگهداري شوند. حاصلخيزي پايين، اسيديته يا توسعه سخت‌لايه در خاك اثر معكوسي بر ظرفيت جذب آب ريشه برجاي مي‌گذارند. سخت‌لايه‌ها، با تجمع مواد معدني در افق B يا از راه فشردگي خاك، در عمق نفوذ سازگان ريشه مانع فيزيكي ايجاد مي‌كنند و از نفوذ آب به داخل پروفيل خاك جلوگيري به عمل مي‌آورند. كشاورزان با استفاده از روش‌هاي تناوب زراعي مي‌توانند چنين مشكلاتي را كاهش داده يا از آن اجتناب كنند. آن‌ها از تناوب زراعي براي مديريت دسترسي سودمند آب به وسيله توالي كشت نيز استفاده مي‌كنند كه الگوها و مقادير مختلف مصرف آب نياز دارند. در اين روش، مي‌توان سيستم را براي ناپايداري‌هاي بارندگي در سال نيز تنظيم كرد.

علف‌هاي هرز

علف‌هاي هرز آبي را مصرف مي‌كند كه بايد براي حمايت از رشد و عملكرد محصولات زراعي در اختيار آن‌ها باشد. بدون كنترل علف‌هاي هرز، استقرار الگوهاي بهينه مصرف آب مورد نياز براي به حداكثر رساندن عملكرد تحت شرايط كم آبي امكان پذير نمي‌باشد. علف‌هاي هرز به وسيله عمليات زراعي و حالت‌هاي رقابتي شامل انجام تناوب مزرعه‌اي و مديريت مي‌توانند كنترل شوند. از اين گذشته، طيف وسيعي از علف‌كش‌هاي عمومي و اختصاصي وجود دارند كه در زمان بذرپاشي يا در ضمن مواجه شدن مرحله‌ خاصي از رشد گياه با مشكلات آن مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند. تناوب و خاك‌ورزي مي‌توانند علف‌هاي هرز را از بين ببرند، درحالي كه اين علف‌ها مي‌توانند در حفظ منابع آب و انتقال نيترات براي محصول زراعي بعدي سودمند باشند (بخش 13-9).

      هنگامي كه علف‌هاي هرز محصولات زراعي داراي اجزاي مطلوبي مثل حالت‌هاي علوفه‌اي براي تناوب هستند، به توافق‌هايي نياز دارد. اين مورد در مناطق گندم – گوسفند جنوب استراليا ديده مي‌شود، كه در آنجا علف چاودار يكساله (Ryegrass) يكي از اجزاي توليد مراحل علوفه‌ است، ولي يك علف هرز رقيب در محصولات گندم بوده كه مشابه يك ميزبان جايگزين براي ناقل بيماري‌ ريشه غلات محسوب مي‌گردد.

بيماري‌ها

      بيماري‌ها فرآورده‌هاي گياهان زراعي را از مسير رشد و عملكرد منحرف مي‌سازند، به اين ترتيب، كارآيي مصرف آب را در آن‌ها پايين مي‌آورند. از اين راه، هر بيماري مي‌تواند موجب كاهش عملكرد شود، ولي بيماري‌هاي خاك‌زي اثر افزايشي دارند. آن‌ها به سازگان ريشه آسيب مي‌رسانند و به اين ترتيب ظرفيت جذب آب محصولات زراعي و توانمنديشان را براي بهره برداري ذخاير آب خاك محدود مي‌سازند. درصورتي كه بيماري‌ها كنترل نشوند، شانس اندكي براي تاكتيك‌هاي مديريتي در جهت بهبود كارآيي مصرف آب وجود خواهد داشت.

      جدول 13 – 2 مثالي از اهميت كنترل بيماري و آفات را در عملكرد گندم در جنوب اسراليا را نشان مي‌دهد. پوسيدگي ريشه ريزوكتونيا  و يك پارازيت خاك‌زي، نماتد كيست غلات، براي كوتاه كردن اجراي استراتژيكي باهم هماهنگ شده و براي منابع آب و نيتروژن توسعه يافتند. اين جدول عملكرد گندم، مصرف آب و WUE_y را براي يك دامنه تناوبي ثبت كرده است.

جدول 13-2 مصرف آب محصول، عملكرد و WUE_y گندم تحت چند تناوب در والپوپ، ويكتوريان، مالي، استراليا، با الگوي بارندگي مديترانه‌اي.

 توضيح: W = گندم، B = جو، M=گياه دارويي، F=خاك ورزي، L=لوپين، P= نخود و R= راپه، منبع: گريفيت و والسگوت (1987 ).

  پايين‌ترين عملكرد (87/0 تن بر هكتار ) مربوط به كشت مداوم گندم بود و بالاترين عملكرد ( 13/2 تن بر هكتار) به دنبال يك دوره 9 ماهه پس از خاك ورزي. در 4 تناوب ديگر هيچ‌گونه خاك‌ورزي وجود نداشته است و گندم به دنبال محصولات حبوبات يا علوفه‌اي در تناوب قرار گرفته است. همه گياهان زراعي با مقادير نياز آبي يكسان ( متوسط mm255) به كار رفته‌اند، بنابراين نتيجه شد كه، مزيت اصلي خاك‌ورزي در اينجا عبارت است از كنترل علف‌هاي هرز چمني و بيماري‌هاي گندم ناشي از متبع آب اضافي و نيتروژن.

حاصلخيزي خاك

محصولات زراعي در كوتاه مدت محدوديت دسترسي به عناصر غذايي را ندارند، بهترين رشد را خواهند داشت و بالاترين راندمان مصرف آب را در مدت كوتاهي خواهند داشت. در طول دوره يك فصل رويشي، رشد و مصرف آب در زمان معيني مي‌تواند به سمت كم آبي سوق يابد. اين اتفاق به دليل كاهش ذخاير آب خاك رخ مي‌دهد و و اثر برروي عملكرد هنگامي تشديد مي‌گردد كه افزايش رشد اوليه در توليد سطح برگ بزرگ‌‌تر، زيادشدن تقاضاي بعدي آب اثر مي‌كند. نتيجه اين كه، منابع غذايي بهينه به كار رفته براي عملكرد كم‌تر از توليد بيوماس مي‌گردد.

      اين پاسخ براي هر ماره غذايي به كار مي‌رود ولي در عمل تنظيم عناصر غذايي نيتروژني در كنترل كنندگي درجه پوشش گياهي و مصرف آب با اهميت مي‌باشد. گياهاني كه به نيتروژن كم‌تري نياز دارند به آهستگي رشد مي‌كنند، به طوري كه E_p آن‌ها كوچك است، هرچند اين هزينه بزرگ‌تر متناسب با اتلاف به وسيله E_s در زمان فراواني بالاي بارندگي مي‌باشد. با نگهداشتن باروري پايين خاك ممكن است منابع آب موجود با تقاضاي گياه هماهنگ گردد. هنگامي كه آب يك محدود كننده شديد باشد، كمبود نيتروژن باعث كاهش رشد مي‌شود و مصرف آب به طور مطلوب‌تري بين دوره‌هاي رويشي و زايشي توزيع مي‌گردد، و عملكرد دانه وابسته به موجودي آب به حداكثر مي‌رسد، يعني نيتروژن براي عملكرد محدود كننده نخواهد بود. اگر چه قابليت دسترسي پايين نيتروژن به سمت پايداري سوق مي‌يابد، اما به طور غير ضروري عملكردها پايين مي‌آيد، و، به طوري كه در مورد كولتيوارهاي با فصل رويشي كوتاه، تا كارآيي مصرف آب كم وجود دارد.

      تحت شرايط متغير كشاورزي ديم، مديريت نيتروژن با كود به آساني انجام مي‌شود، زيرا كنترل دستيابي در رابطه با نيازهاي محصول و هوا امكان‌پذير است. جايگزيني لگوم‌ها در توالي محصولات قابل اطمينان است و رابطه افزايشي تغييرپذيري نامعلوم رشد آن‌ها را در پاسخ به هوا ميسر مي‌سازد. اين عمل مشكل افزايشي را در نيازهاي محصولات همراه را براي پتانسيل عملكرد فصلي معرفي مي‌كند.

      يكي از رقابت‌هاي بزرگ در مناطق نيمه خشك توسعه استراتژي‌هاي آرايش‌هاي زراعي است كه در سطح مناسب نيتروژن براي عملكرد دراز مدت و تعقيب پاسخ‌هاي تاكتيكي نسبت به آب وهوا ( و قيمت ) بر اساس دستورزي سطح نيتروژن با كودها مي‌باشد. در فصول مناسب، منابع نيتروژن مي‌تواند با كاربردهاي محلي فصل مياني داده شود. در بخش 13-10 و فصل 16 مثال‌هايي ارائه شده‌اند.

9

مديريت چراگاه

          در مناطقي كه بارندگي براي توليد محصولات زراعي خيلي كم يا غيرقابل پيش‌بيني است، اغلب حيوانات چراگاهي تنها راه براي برداشت علوفه اي است كه از علف‌زار توليد مي‌شوند. مديريت مناسب به انتخاب زمان، توزيع و كثرت چرادهي بستگي دارد كه شرايط چراگاه را براي بهره وري مداوم حفظ مي‌كند. ماهيت غيرفابل پيش‌بيني توليد گياه نشان مي‌دهد كه اين يك كار سخت استثنايي در سازگان‌هاي پهناور مي‌باشد كه ميزان هزينه آن‌ها را به طور عميقي پايين نگاه ‌مي‌دارد. اولين چراگاه مفرط با گونه‌هاي خوش‌خوراك جايگزين مي‌شود ولي در نهايت پوشش گياهي برچيده شده، آبشويي افزايش مي‌يابد. در عمل، اثر سودمند مناطق كم باران زيادي به وسيله مشروط كردن آب شرب براي بيش‌تر ذخاير طبيعت بارش كم يا غير قابل پيش‌بيني در توليد گياهان محدود مي‌گردد. بدون نقاط با توزيع خوب آبدهي، در طول دوره خشك ذخاير چراگاه كافي نخواهد بود، ولي بدون تمركز در نزديك آب، چراگاه زيان خواهد ديد

 تراكم و آرايش كاشت

تراكم

گياهان زراعي در محيط‌هاي كم آب با تراكم پاييني كاشته مي‌شوند، تا اتلاف بخش ET آن كاهش يافته و E_s افزايش ‌يابد تا آب قابل دسترس براي هر بوته گياه زراعي به حداكثر برسد. در اينجا  فراهم كردن حجم خاك بيش‌تر ( آب ذخيره ) و منطقه آبخيز (بارش‌هاي بعدي ) در حد هر گياه يا براي هر واحد LAI مورد نظر مي‌باشد. بنابراين، به دوره رشد گياه افزوده خواهد شد.

      بوته هاي با تراكم كم‌تر براي هر LAI تابش بيش‌تري را نسبت به تراك بيش‌ترتجربه خواهند كرد و تندي آئروديناميكي محصول زراعي بزرگ‌تر خواهد شد. در نتيجه، فتوسنتز بر واحد سطح برگ و نياز تبخيري برواحد LAI بالاتر خواهد رفت. اين عمل به اثر ضربه معروف است و پاسخي براي رابطه غير خطي بين جذب نابش و E_p و LAI مي‌باشد ( شكل 9-14). به جاي اين‌ عدم برتري، تراكم پايين تنها استراتژي ممكن به غير از شخم است كه به گياهان كولتيوارهاي فصل بلند فرصت مي‌دهد، تا منابع آب كافي براي تكميل چرخه زندگي آن‌ها در محيط كم باراني با E_p<* فراهم گردد. در عمل، تراكم پايين معمولاً به عنوان اولين گزينه به كارگرفته مي‌شود و خاك‌ورزي در مناطق كم باران به آن افزوده مي‌شود.

آرايش‌هاي كاشت

تراكم گياهان زراعي در فاصله رديف‌ها و يا روي رديف‌ها مي‌توانند تنظيم شوند. تراكم‌‌ها مي‌توانند حفظ شوند، ولي رشد و نمو پوشش و الگوي استفاده آب به وسيله بذرپاشي با تراكم بيش‌تر در روي رديف‌ها تغيير مي‌كند. چنين اثراتي اغلب از راه اثر متقابل بين سازگان ريشه و حجم خاك مجاور ريشه عمل مي‌كند.

      مصرف رطوبت ذخيره توسط محصولات زراعي يكساله به سطح گستردگي ريشه داخل حجم در دسترس خاك بستگي دارد. اين امكان وجود دارد كه از راه تنوع كاشت بتوان زمان رسيدن گياه زراعي را به رطوبت كنترل كرد. فاصله يكنواخت ( مثل آرايش كاشت شش ضلعي يا هگزاگونال ) در كوتاه‌ترين زمان ممكن اجازه رسيدن ريشه به داخل فضاي محاط را مي‌دهد. در مقابل، انبوهي گياهان با فاصله رديف‌هاي زياد مثال ديگري از قاعده غيريكنواختي در هدايت سريع و رقابت شديد براي آب بين رديف‌ها و درنتيجه محدود كردن مصرف آب و رشد سريع است.

      در بعضي از شرايط محيطي، آرايش‌هاي كاشت مي‌تواند به هردو هدف توليد محصول و آيش كمك كند، زيرا مناطق برون پوشش گياهي رطوبت حاصل از باران‌هاي اول فصل را براي استفاده در چرخه گياهي جمع‌آوري و ذخيره سازد. به طوركلي، انتخاب آرايش‌هاي يكنواخت يا نا يكنواخت بر فرازعمق خاك و ظرفيت نگهداري آب در رابطه با مقدار و توزيع بارندگي و چرخه زندگي گياه و آيش قبلي بستگي دارد. اگر گياه زراعي به آب ذخيره تكيه داشته باشد، آرايش‌هاي نايكنواختي مثل فاصله رديف‌هاي عريض مناسب تشخيص داده مي‌شود، زيرا در اين صورت E_s كوچك خواهد بود و آب ذخيره به آهستگي مي‌تواند به مصرف گياه برسد.در چنين شرايطي، تراكم بايستي مطابق انبارش ( نوع خاك ) و طول دوره رشد گياه تنظيم مي‌گردد. از طرف ديگر، اگر گياه زراعي در دوره رويشي خود به باران متكي باشد، آنگاه يك آرايش يكنواخت با فاصله مناسب گياه را قادر خواهد كرد آب را در حالتي‌كه به اندازه حداقل در دسترس گياه است، مورد استفاده قرار دهد.

      ماير و فوال (1981) نتايج حاصل از آزمايش اثر فاصله رديف در سورگوم را در شرايط ديم مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. آن‌ها عملكرد رادر فاصله رديف‌هاي 25 100 سانتي متر باهم مقايسه كردند. نتيجه گرفتند كه سورگوم درمناطق كم باران، در تراكم زياد عملكرد كم ‌تر از 2 تن بر هكتار، و در تراكم پايين‌تر، بالاترين ميزان عملكرد را دارد. در مكان‌هاي با فاصله كاشت كم‌تر عملكرد تا 7/3 تن بر هكتار بلا مي‌رود، فاصله كم بيش‌ترين توليد را داشت. با تغيير فاصله زياد به كم دامنه عملكرد از 2 به 7/3 تن بر هكتار تغيير كرد. اين تجزيه و تحليل براي علف هرز به كاربرده شد. در مقايسه بين عملكردهاي محصولات در رديف‌هاي 30/0 و 00/1 متر به طور مجزا نشان داد كه علف‌هاي هرز در فاصله زياد و در مكان‌هاي با بارندگي كم بيش‌ترين تأثير را دارد به طوري كه در فاصله كاشت 30/0 متر عملكرد پايين بود. در عملكرد كم‌تر از 40/0 تن بر هكتار از فاصله كاشت زياد (يك متر) براي مزارع پر علف هرز استفاده شد.

      آرايش تراكم به عنوان يك ميانگين عملي براي اعمال مديريتي سازگان ريشه استفاده مي‌شود. بعضي از كارگران ( مثل پاسيورا، 1983) از آن در انتخاب كولتيوارهاي با الگوهاي ريشه دهي مختلف يا مقاومت در جذب آب استفاده كرده‌اند. انتخاب براي عواملي كه مقاومت سازگان‌هاي ريشه‌اي- طول ريشه، تراكم، هدايت ريشه و تنظيم زمان دوره رشد ريشه در چرخه زراعي را كامل مي‌كنند، تكنيك‌هايي هستند كه بايستي ب‌توانند پيش از دوره زراعي آب را جمع آوري و در خاك ذخير سازند.

آيش زمين

در كشاورزي ديم، تداوم آيش‌هاي بدون علف هرز كردن معمولاً شامل تناوب‌هاي جمع‌آوري بارندگي ساليانه و گاهي اوقات دوساله براي رويش يك محصول منفرد است. اين‌ها اجازه مي دهند تا معدني شدن نيتروژن خاك و تقليل بيماري‌هاي صورت گيرد، به طوري كه براي برآورد پاسخ گياهان زراعي به آيش به يك تجزيه تحليل دقيقي نياز مي‌باشد. نايكنواختي موقتي كه آيش داخل توالي زراعي مي‌كند با محدوديت ذخاير مزكور آستانه‌هايي برا پاسخ گياه زراعي تداعي ديده مي‌شود.

      در محيط‌هايي كه تأمين آب درفصول از سال ( انواع 1 و 2 از شكل 9-10 ) نسبتاً قابل اطمينان است، ذخاير رطوبتي آيش راه مؤثري براي ادامه دوره رشد محصول زراعي مي‌باشد. در ساير موارد ( نوع 3، شكل 9-10)، آيش‌ها ممكن است براي موفقيت ضروري باشد، ولي مقارشان نياز به تجزيه و تحليل احتمالات بارندگي و ظرفيت ذخيره آب خاك دارد.

مديريت آيش

اصول مديريت آيش به طور مستقيم از نشانويژگي‌هاي ذخيره‌ كنندگي آب خاك و تبخير از سطح خاك بدون پوشش(E_s ) ناشي مي‌شود. پيش از اين‌كه، بارندگي بتواند به درون لايه سطحي خاك نفوذ نمايد، مقداري از آن دراثر تبخير از دست مي‌رود، و اين همان مقدار باراني است كه بايستي لايه سطحي را به‌ اندازه ظرفيت مزرعه‌اي مرطوب سازد. براي خيس شدن سطح خاك در خاك‌هاي شني، لومي و رسي به ترتيب 6، 10 و 12 ميلي متر باران نياز است. در نتيجه، نسبت باراني كه در سطح خاك رسي در اثر تبخير از دست مي‌رود از همه بيش‌تر است زيرا نفوذ در آن حداقل است. اگرچه باران عميقاً به داخل خاك شني نفوذ مي‌كند، اما ظرفيت كل ذخيره سازي اين خاك پايين است براي مثال mm m^-150 عمق پروفيل خاك شني در مقايسه با 150 براي خاك لومي و 250 براي خاك رسي است. بنابراين، اتلاف آب در اثر زهكشي پايين منطقه ريشه محصولات در خاك شني بيش‌ترين مقدار را دارد.

      مديريت آيش موجب نفوذ حداكثري باران و اتلاف حداقل در اثر تبخير و زهكشي مي‌گردد. كشاورزان با يك مديريت ظريف آب‌‌هاي سطحي راندمان آيش را مي‌توانند بهبود ببخشند. حتي در مناطق نيمه خشك، نيز باران مي‌تواند به اندازه كافي ميزان نفوذ زيادي در خاك داشته باشد. جايي‌كه شدت بارندگي بالا، ساختمان پلكاني (تراس‌ها)، زمين شيبدار، پشته و ساير اختلالات باعث افزايش دخاير سطحي شده و درنتيجه مجال نفوذ آب باران به تأخير مي‌افتد. تراس‌ها و پشته‌ها براي تجمع آب مي‌توانند مفيد واقع گردند، به طوري كه نفوذ در جايي وقوع مي‌يابد كه در آنجا گياه خواهد روييد. در بعضي موارد، پشته‌ها حتي در زمين‌هاي نسبتاًهموار هم سودمندند. جايي كه رواناب مشكلي به حساب مي‌آيد، كشاورزان بايستي در جهت حفظ ظرفيت ظرفيت نفوذ خاك تلاش كنند. نفوذ يكي از اجزاء مهم مديريت آب‌هاي سطحي مي‌باشد كه خاك‌ورزي حداقل، شيار زني عميق، مخلوط كردن مواد آلي باخاك، يا انجام اصلاح خاك، مثل گچ، ممكن است براي بهبود ظرفيت ذخاير آبي خاك‌هاي فقير ساختماني مورد استفاده قرار گيرد.

خاك‌ورزي حداقل

همان‌طور كه پيش از اين ديده شد، تنها راه حفظ آيش عاري از علف‌هرز كردن عبارت ازخاك‌ورزي پس از هر بارندگي معني‌دار است. در بعضي از موقعيت‌ها، در روزهاي اول كاشت غلات در استرليا و آمريكاي شمالي، زمين خاك‌ورزي 14 مرتبه پر هزينه‌تر از استفاده از مواد آلي در خاك است. كشاورزان و محققان تئوري را تدوين كرده‌اند كه خاك‌ورزي باعث شكستن موئينگي خاك‌ها از راهي مي‌شود كه آن‌ها معتقدند، در اثر آن آب به اتمسفر تبخير مي‌گردد. در حقيقت ارزش اصلي لايه شخم در كنترل علف‌هاي هرزي است كه نه‌تنها در سطح خاك، بلكه در عمق آن نيز خشك مي‌شوند. فهم ديناميك شخم به ما كمك مي كند تا كشاورزي بدون خاك‌ورزي را بتوانيم مديريت كنيم. شواهد حاكي از اين است كه آيش‌هاي هم‌راه با علف‌كش‌ها (آيش شيميايي ) ) داراي كارايي بيش‌تر از تك كشتي مي‌باشد با اين‌كه اين روش با مشكلات زيادي همراه است. در مقايسه روش‌هاي آيش در سطح وسيعي در آمريكا نشان داد كه آيش مالچ كلش مخلوط جزئي بقاياي كلش باخاك ) بدون استفاده از علف‌كش 32 درصد باران را ذخيره كرد، در صورتي كه با به كار بردن عكف‌كش‌ها 42 درصد باران ذخيره گرديد ( سميكا، 1970 ). تجربه استراليايي مشابه مي‌باشد و توسط كورنيش و پراتلي ( 1987) بازنگري شده است.

      معلوم شد كه بقاياي سطحي خاك با آيش شيميايي موجب نفوذ باران و درنتيجه اختصاص آب به درون خاك مي‌گردد. اين اتلاف آب متناسب است با بارش‌هاي سبك. مالچ، سطح خاك مرطوب را از تبخير مستقيم به ويژه در خلال مرحله وابسته به انرژي اوليه تبخيراز خاك مرطوب حفاظت به عمل مي‌آورد. زيرا سطح خاك مدت طولاني تري مرطوب باقي مي‌ماند ( شكل، 13-4الف )، و احتمال مي‌رود كه بارش‌هاي بعدي با نفوذ به زير لايه سطحي آسيب پذير خاك آفزايش داده شود. اين روش توضيح مي‌دهد كه چرا آيش با بقاياي سطحي خاك، آب را بيش‌تر از حالتي كه اين بقايا را جمع‌آوري يا به داخل خاك مي‌كنيم، نگه مي‌دارد (شكل، 13-4 ب). دليل ديگر اين كه پس از هر بارندگي، سطح خاك به مدت طولاني‌تري مرطوب باقي مي‌ماند اين است كه كشاورز مجال بذرپاشي و كشت محصول را در زمان بهينه ندارد ( يكي از اجزاء كفايت مديريت محدوديت آب است).

كارايي آيش

چون آيش‌ها براي تلفات تبخيري از سطح خاك باز هستند، تعرق علف‌هاي هرز، و زهكش زير منطقه ريشه، كارايي آن ها، يعني، نسبت كل بارندگي كه در طول زراعت بعدي براي توليد توزيع مي‌گردد، پايين بوده و از سالي به سال ديگر متغير است.كارايي آيش به نوع خاك، مقدار باران و توزيع آن و تبخير و تعرق (ET^*) بستگي دارد.

      دراين مناطق باران زمستاني، اثرعمده‌اي در آيش عاري كردن از علف هرز براي جلوگيري از تعرق پيش از شروع آيش، آب در خاك اندوخته گرديد. ذخاير در طول آيش به طور معني داري افزايش نيافت، مگر در سال دوم زماني كه بارندگي سنكين بهاري رخ داد. تفاوت در ذخيره‌سازي آب بين 2 نوع خاك مشخص شد، كه بازتاب آن در خصوصيات نگهداري آب متفاوت بود. مقايسه عملكرد آيش در 9 مكان در دشت‌هاي بزرگ در آمريكا در USDA در سال 1974 به اجرا در آمد (جدول 13-3). در اين اقليم‌ها، كاشت مستمر گندم آيش‌هاي كوتاه 6 ماهه‌اي را در تابستان و اوايل پاييز مجاز مي‌سازد. از 200 ميلي‌متر باران ريزش يافته، 65 ميلي‌متر ذخيره شده و كه كارايي متوسط آن 32 در صد است. فقط كاشت در سال‌هاي متناوب( سيستم محصول - آيش)، آيش‌هاي طولاني‌تر از 18 ماه باران بيش‌تري را، mm577 ، در يافت مي‌كنند و بيش ازmm107 راذخيره مي‌نمايند، كه جزءنگهداريشده آن تنها 19درصدبود. در آيش‌هاي طولاني مدت، 50-70 درصدآب در پايان اولين زمستان و 84 درصد در 12ماه تا نيمه تابستان ذخيره مي‌گردد. تنها قسمت كوچكي كوچكي  در زمستان دوم ساخته مي‌شوند.

      درمناطق باتابستان باراني، كارايي آيش تابستاني در حفاظت ازريزش باران ممكن است پايين باشد زيرا معمولاً با ET^*  بالا همراه مي‌باشد. اين با داده‌هاي سيدني و مونتانا در جدول 13-4 نمايش داده شده است. در 14 دوره پي درپي زمستان و تابستان بهره وري و ذخيره سازي  mm216 باران تابستاني 6 درصد بود كه با 71 درصد براي متوسط بارندگي زمستاني با  mm124 مورد مقايسه قرار گرفت. آيش‌هاي تابستاني در 5 تا 14 سال آب ازدست رفته و بهره‌وري ذخاير تا حد 11- درصد پايين آمد. در اين زمينه، ميزان باران زمستاني جنوب استراليا، آيش‌هاي تابستاني براي بارش همزمان و كنترل علف‌هاي هرز براي حفاظت از آب قبلاً ذخيره شده در پروفيل خاك داراي كارايي پاييني مي‌باشد.

جدول 13-3 بارش و كارايي ذخيره‌سازي در دوره نكاشت 2 نظام زراعي براي گندم بهاره در دشت بزرگ شمالي.

جدول 13-4 بارش و كارايي ذخيره‌سازي آب خاك با مالچ‌دهي كلش معمولي در سيدني، مونتانا در سال‌هاي 70 – 1957

پايداري عملكرد

آيش نه تنها عملكرد را افزايش مي‌دهد بلكه آن را واقعي‌تر نيز مي‌سازد. 30 سال مقايسه مداوم گندم با آيش-گندم در جلكه‌هاي بزرگ، نشان داد كه ميانگين عملكرد دراز مدت براي هر محصول به ترتيب 7/0 و 5/2 تن بر هكتار بوده است ( اسميكا، 1970 و USDA1974). 37درصد محصول به دنبال هم گندم  با عملكرد زير 4/0 يك شكست اقتصادي بوده است، درصورتي كه پايين ترين عملكرد در نظام آيش- گندم 2/1 تن بر هكتار بوده است ( شكل 13-6 ). در نظام گندم-آيش ميزان عملكرد در هرســــــــــــــال  t ha^-1 25/1= 2 : 5/2 بود، كه به طور معني‌داري بيش‌تر از t ha^-1 7/0 زراعت پي در پي گندم بود. نظام آيش- گندم بيش‌ترين بازدهي دانه، كود، و انرژي پشتيباني را دارا بود.

      در تجزيه و تحليل‌هاي اخير در استراليا ( ريج، 1986 )، عملكرد گندم پس از آيش سال بلند با آيش كوتاه مدت آن مقايسه شد، به طوري كه در آن آماده‌سازي زمين در فوريه  و 3 تا 4 ماه پيش از بذرپاشي شروع شد. اين مطالعه در 2 بخش مجزاي كمر بند كشت گندم  در شمال غربي ويكتوريا انجام شد. مالي، شمالي‌ترين منطقه اي است كه (y^-1 mm330 ) با بافت خاك ( لومي شني ) سبك ‌تر از خاك ناحيه وميرا (mm y^-1440 در اعماق خاك رسي خردشونده) يك منطقه خشكي است. تحليل اقتصادي نشان مي‌دهد كه متوسط سود سالانه از 2 نظام مديريتي در ميانگين قيمت 130 دلار بر تن مشابه بوده‌اند، ولي دامنه مختلفي را بين عملكرد به ميزان قابل توجهي توسط آيش بلند مدت نشان داده‌است. در هردو مكان، دامنه برگشت اقتصادي تحت نظام آيشي بلند 40 درصد آيش كوتاه مدت بود. در مالي، توليد كنندگان مي‌توانند بدون به كارگيري آيش بلند هر 4 سال يكبار زيان مي‌بينند.

مدل‌هاي شبيه‌سازي و استراتژي‌هاي زراعي

مدل‌هاي شبيه‌سازي كه ترسيم پاسخ محصولات زراعي به محيط، مكان، و متغيرهاي مديريت ارائه يهترين فرصت‌ها، به غيراز آزمايش‌هاي بي انتها، به منظور بررسي اثرات متقابل ژنوتيپ و مديريت كه تركيب الگوهاي بهينه مصرف آب را براي توليد محصولات زراعي در شرايط محيطي متغير است. دراينجا طيف وسيعي از نمونه‌ها تحت پوشش استفاده از مدل‌ها براي كمك به براي تجزيه و تحليل نشانويژگي‌هاي كولتيوارها، طراحي نظام‌هاي زراعي، و مديريت تاكتيك‌ها، ارائه شده است. يكي از ويژگي‌هاي مكرر تجزيه تحليل تغييرپذيري عملكرد در اجراي فصول بلند مي‌باشد.

مدل شبيه سازي محصول زراعي گندم

مدل گياه زراعي گندم توسط ليري و همكاران ( 1985 ) براي شرايط جنوب استراليا توسعه يافته بود كه بر نظرات ارائه شده فيشر ( 1979 ) استوار بود، در شكل 13-1 بحث قبلي قرار داشت. اين شكل ماهيت بيش‌تر مدل‌هايي را نشان مي‌دهد كه به دنبال توضيح اثر متقابل زادمون و تأمين آب. اين مدل‌ها شامل 3 زير مدل مي‌باشند كه بر پايه نمو فنولوژيكي، موازنه آب، و تجمع و تسهيم بيوماس روزانه استوار است. اين يكي از ساده ترين مدل‌هايي است كه  با استفاده از فقط هفت متغیر حالت براي  تعریف شرایط محصولات زراعي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

      زيرمدل‌هاي فنولوژيكي پيش بيني وقوع پنج مرحله فنو لوژيكي را به وسيله تركيبات دمايي و نور- دمايي برعهده دارند. زيرا مدل‌هاي موازنه آب، محتويات آن را در ناحيه‌اي از توسعه ريشه و لايه شخم عميق دنبال مي‌كندكه ريشه‌ها در طول فصل رشد تا آنجا گسترش مي‌يابند. ET به مؤلفه‌هاي E_p  و E_s تجزيه مي‌شود، به طوري كه بتوان مصرف آب گياه زراعي را از كارايي تعرقي و كسري اشباع محاسبه و برآورد كرد. تعداد دانه بر هكتار از بيوماس مرحله گلدهي محاسبه مي‌گردد، به طوري كه مدل به دوره‌هاي بحراني تنشي پاسخ نمي‌دهد، در اين حالت ممكن است اثر رشد زايشي بيش‌تر از تأثير رويشي باشد ( بخش 9-9). آب باقيمانده وكارايي مصرف آن، و تعداد دانه، مجموعه‌اي هستند كه عملكرد را تعيين مي‌كنند. در اين مدل 10 درصد بيوماس در گلدهي به عنوان اندوخته‌هاي غيرساختاري فرض شده اند كه بستگي به تأمين اندوخته‌هاي پس از گلدهي مي‌توانند به دانه انتقال يابند.

      اين چند معادله ساده قادر به شبيه‌سازي رشد و عملكرد گندم در نواحي‌ است كه در آنجا تأمين آب عامل محدود كننده بزرگي براي عملكرد بوده و براي بررسي مشكلات گوناگون مديريتي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. براي مثال، يكي از بزرگ‌ترين گزينه‌ها تأخير در بذرپاشي است زيرا مدت زمان پيش از دوره گلدهي را كوتاه خواهد كرد آب را براي پركردن دانه ذخيره مي‌كند. در صورتي‌كه در اثر پذرپاشي ديرهنگام گلدهي به ميزان جزئي به تأخير بيفتد، آنگاه مدت زمان كم طولاني‌تري در معرض ميزان تبخير شديد اواخر بهار قرار داشته و پتانسيل ذخيره سازي آب را به طور جدّي نقصان نخواهد داد. با اين‌حال، تأخير طولاني مدت بذرپاشي پرشدن دانه‌ها را در تابستان با تبخير بالا تحت فشار قرار خواهد داد. در نتيجه تنش در حين پرشدن دانه و كمبود راندمان مصرف آب، عملكرد پايين خواهد رفت. جستجوي بهترين زمان ( شكل 13-7 ) می تواند در نتیجه پویایی ترکیب فصلی تأمين آب، رشد، و عملكرد اثر كند. در اين مورد، پاسخ‌هاي 5 ساله با تغييرات سالانه موردتأكيد قرار مي‌گيرد، اما بذرپاشي در اواسط زمستان معمولاً بيش‌ترين عملكرد را نشان مي‌دهد.

توزيع ديم، تبخير خاك و عملكرد محصول

ارزيابي تنوع طبيعي كه بتواند در ارتباط عملكرد با ET  در هر مكاني با توجه به توزيع ديم رخ دهد،  بسيار با اهميت است( شكل 13-2)، زيرا اين مجموعه در قالب عملكردي صورت مي‌گيرد كه در آن اصلاح كارايي مصرف آب محصول بايستي عملي گردد. بدون چنين اطلاعاتي، انحراف از حداكثركارايي تعرق ممكن است به نتايج عامل غير از تأمين آب به طور غير منطقي تفسير شود.

      ريمنگتون و همكاران ( 1987 ) مدل مشابه با او ليري و همكاران ( 1985 ) را براي پاسخ به 100 سال داده‌هاي ديم در والپوپ در منطقه خشك شمال مالي (330 ميلي متر در سال ) در كمربند گندم ويكتوريا ( شكل 13-8 ) به دست آوردند. عملكرد محصول بر روي خاك شني و رسي شبيه‌سازي شد. با اين فرض كه هردو نوع خاك در آغاز فصل با آب شارژ مجدد شده باشند. عملكردر خاك رسي به دليل آب اضافی ذخیره شده در طول آیش، بيش‌تر بود.

          اين مدل، حتي با كاشت در خاك ‌هاي با محتويات آب يكسان،  از سالي به سال ديگر در هر سطحET^*، تنوع قابل توجهي را در عملكرد نشان داد. چنين تفاوت‌هايي درمتغير E_s و در چرخه نموّي محصول زراعي انعكاس مي‌يابد.

زراعت برنج باسماتي در هندوستان

   در هند برنج باسماتي در سطح 700000 هكتار زراعت مي‌شود. اين برنجخوش پخت در بعضي از مزارع پنجاب، هاريانا و اوتراپرادش كشت مي‌گردد. علاوه بر ايالات اشاره شده، ارقامبرنج باسماتيدر جامو، كشمير، رجستان و دهلي نيز زراعت مي‌گردد. تقريبا 70 – 50 درصد باسماتي توليدي هند به كشورهاي خارج صادر مي‌شود. ارقامباسماتي قد بلند داراي عملكرد كم و حساس به ورس در اثر مصرف مقدار بيش‌تر كودند. برنج‌هاي باسماتي به آفات و بيماري‌ها حساسند.   

تأثير گچي دانه در دو رقم برنج هندي از نظر كيفيت پخت، خوراكي و ارزش غذايي

نويسنده: ليو كوي هوآ، ژو اگزو بيا او....

سفارش مديريت وبلاگ انتشار مقالات كشاورزي: اين وبلاگ براي اعتبار مطالب خود ارزش زيادي قايل است وسعي دارد مطالب آن درست باشند. خواهشمند است مرا با انتقاد‌هاي خود نا آشنا مسازند. 

خلاصه

به منظور بررسي اثر گچي برروي كيفيت خوراكي و ارزش غذايي برنج با استفاده از برنج هيبريد اينديكاي گانگيو 527 و برنج محلي ژي ‌گينگ 8 آزمايشي انجام داديم. برنج بدون گچي دانه از نظر محتويات آميلوز، ويسكوزيته پاياني، چسبندگي و ست بك (setback ) به طور معني داري افزايش يافت، در حالي كه قوام ژل، ويسكوزيته پيك و بريك دان (breakdown ) به طور محسوسي كاهش يافت و ساير مقادير ويسكوزيته نسبي ( RVA)  در رقم دانه گچي گانگيو 527 تغيير معني داري نداشت. اختلاف در مشخصه‌هاي بالا بين برنج‌‌هاي دانه گچي و غير گچي در رقم ژيكينگ 8 قابل مقايسه نبود. محتويات پروتيين خام برنج ژكينگ 8 به طور معني‌داري پايين تر از غير گچي بود، ولي بين دانه‌هاي گچي و غير گچي رقم گانكيو 527 تغيير محسوسي ملاحظه نگرديد. محتويات گلوتلين به طور قابل ملاحظه‌اي زياد مي‌شود و آلبومين، گلوبولين، پرولامين و لايزين  برنج‌هاي دانه گچي در مقايسه با غير گچي دراين دو واريته تغيير محسوسي مشاهده نشد.

كلمات كليدي

برنج، دانه گچي، كيفيت پخت و خوراكي، كيفيت غذايي، ويسكوزيته نشاسته، دستگاه ويسكوزيته آناليزور.

گچي دانه به قسمت مات يا كدر موجود در آندوسپرم برنج مي‌گويند. علت به‌جود آمدن دانه گچي توسط شن و تانگ به فراواني مورد تحقيق قرار گرفته است كه اين گرانول‌هاي تركيبي موجود در آندوسپرم توپي شكل بوده و مرتبا ازبين رفته و از گاز پرمي‌شوند.  وانگ و همكاران اعتقاد دارند كه مسيرهاي انتقال مواد غذايي ازراه‌هاي دورتر از لايه آلورن در برنج مي ‌تواند يكي از دلايل ايجاد گچي دانه نظير شكم سفيدي و مركز سفيدي شده باشد. زانگ و همكاران تصور مي‌كردند، تشكيل گچي دانه به فعاليت ريشه مربوط است و ميزان گچي دانه همبستگي منفي با فعاليت ريشه در دوره دانه بستن دارد. با اين‌حال گزارش‌هايي درباره اثر گچي دانه در كيفيت دانه برنج وجود دارد. دانه‌هاي گچي در حين عمل تبديل شكسته مي‌شوند و هنگام پخت يا پس از آن شكاف‌‌هاي طولي يا عرضي در دانه ايجاد مي‌نمايند. بنابراين گچي دانه برنج در ظاهرپسندي و كيفيت تبديل نيز مثل كيفيت پخت اثر مي‌بخشد. حال اين‌كه، تحقيقات كمي به اثر گچي دانه در پخت و كيفيت غذايي برنج اشاره دارند. در اين آزمايش اثر گچي دانه بر روي كيفت پخت و ارزش غذايي برنج با استفاده از تركيبات برنج‌هاي هيبريد اينديكاي گانگيو 527 و يك نوع برنج محلي هندي به نام ژايي‌كينگ 8 به عنوان مواد كمكي براي اصلاح برنج مورد استفاده قرار گرفته اند.

 مواد و روش‌ها

مواد آزمايشي، مكان و شرايط آزمايش

          رقم ژايي‌كينگ 8 يكي از ارقام برنج رسمي اينديكا با 53 درصد گچي دانه و 14.8 درصد درجه گچي و رقم گانگيو 527 يكي از ارقام تركيبي برنج هيبريد اينديكا با 34 درصد گچي دانه و 98 درصد درجه گچي مورد استفاده قرار گرفتند. اين آزمايش ها در مزارع سيچوآن دانشگاه كشاورزي  چين كمونيست درسال 2006 به اجرا درآمد. كود پايه در شرايط خاك عبارت بودند از: مواد آلي 20.18 گرم بر كيلوگرم خاك، نيتروژن 1.31 گرم بر كيلوگرم خاك، ازت در دسترس 110.65 ميلي گرم بر كيلوگرم ، فسفر در دسترس 26.5 ميلي گرم بر كيلوگرم  و پتاسيم در دسترس 143.42 ميلي گرم بر كيلوگرم  خاك و PH برابر با 6.6، بذر پاشي در دوم آوريل و انتقال نشاء در دهم ماه مي انجام گرديد. روش‌هاي زراعي مانند مديريت زراعي مزرعه يكسان بودند و دانه‌هاي رسيده هردو رقم برنج در هوا خشك شده و برنج سفيد تبديل گرديدند. دانه‌هاي برنج سفيد با سطح گچي بيش از 50 درصد به عنوان مواد گچي و دانه‌هاي بدون گچي به عنوان مواد فاقد گچي انتخاب شدند.

  روش‌هاي آزمايش

          اندازه گيري خصوصيت RVA ، پيوستگي ژل و محتويات آميلوز برنج:

RVA با دستگاه سوپر 3RVA (ويسكوآناليزور سريع ) ساخت شركت نيوپورت استراليا اندازه گيري شد.  مقدار نمونه آرد 3 گرم و آب مقطر 25 ميلي ليتر مي‌باشد. در حين اندازه‌گيري RVA ، مدت يك دقيقه درجه حرارت مخلوط آب وآرد در 50 درجه سانتي‌گراد ثابت نگاه‌‌داشته مي‌شود و سپس تا 95 درجه سانتي‌گراد با سرعت 11.84  درجه سانتي‌گراد در دقيقه ( در مدت 3.8 دقيقه ) بالا رفته و به مدت 2.5 دقيقه دراين دما نگه‌داري مي‌گردد. آن‌گاه با همين سرعت به 50  درجه سانتي‌گراد كاهش داده شده و به مدت 1.4 دقيقه ثابت نگه‌داشته مي‌شود. ابتدا سرعت دوراني بهم زن مخلوط آرد و آب rpm 60 1 بوده و سپس درr/min 960 ثابت مي‌ماند. اين آزمايش در 3 تكرار انجام شد و نتايج با نرم افزار TWC تجزيه شد.

          خصوصيت RVA  به صورت پيك ويسكوزيته، افت ويسكوزيته و ويسكوزيته پايين ( اختلاف بين ويسكوزيته‌هاي بالا و پايين )، ويسكوزيته ست باك ( اختلاف بين ويسكوزيته‌هاي بالا و نهايي)، قوام ( اختلاف بين ويسكوزيته نهايي و پايين)، درجه حرارت مخلوط آرد وآب و زمان ويسكوزيته بالا گزارش گرديد. واحد نمايش RVA به صورت RVU (واحد ويسكوزيته نسبي) است.

          پيوستگي ژل و مقدار آميلوز برنج با روش آزمايش 88 – 148NY رواج يافته در وزارت كشاورزي چين كمونيست در 3 تكرار اندازه گيري شد.

          اندازه گيري پروتيين خام و تركيبات پروتييني و مقدار اسيد آمينه لايزين برنج نيز انجام شد.

          از ماشين خودكارتعيين محتويات نيتروژن  نيز براي اندازه‌گيري مقدار پروتيين برنج سفيد خام استفاده گرديد. ضريب تبديل براي پروتيين 5.95 در نظر گرفته شد. مقادير آلبومين، گلوبولين، پرولامين و گلوتلين برنج مطابق روش هي اندازه گيري گرديد. محتويات لايزين در برنج سفيد با روش زانگ و همكاران مورد سنجش قرار گرفت. اندازه‌گيري بالا در سه تكرار انجام شدند.

نتايج

تفاوت‌هاي كيفيت پخت و خوراكي بين دانه‌هاي برنج گچي و غير گچي

          به طورروزمره نشان داده شده است كه كيفيت پخت و خوراكي برنج به موجب مقدار محتويات آميلوز، پيوستگي ژل و مقدار ويسكوزيته نسبي‌است. به‌علاوه، ويسكوزيته نسبي در كيفيت پخت و خوراكي تأثير مشخصي دارد.

          اثر گچي دانه برروي كيفيت پخت و خوراكي در دو رقم برنج مورد آزمايش، متفاوت بود (جدول 1 ). به طوري كه در گانگيو 527، مقدار آميلوز، ويسكوزيته نهايي و ست باك و چسبندگي دانه‌هاي برنج رقم گچي خيلي بالاتر از غير گچي بودند، درحالي كه پيوستگي ژل، ويسكوزيته نهايي و شكست پايين (Breakdown) برنج گچي حتي پايين تر از رفم برنج غير گچي بودند.

جدول 1 – تفاوت‌هاي پيوستگي ژل، مقدار آميلوز و ويسكوزيته نسبي بين ارقام برنج گچي و غير گچي          

آزمايش t  نشان داد كه اين اختلاف‌ها معني دار است و اختلاف معني داري بين دانه‌هاي برنج گچي و غيرگچي از نظر ويسكوزيتي حقيقي، زمان ويسكوزيتي پيك و درجه حرارت خمير وجود ندارد. آزمايش t نشان داد كه اختلاف‌هاي بالا در دانه‌هاي برنج گچي و غير گچي ژايي‌كينگ 8 به خوبي محسوس نيست و نشان مي‌دهد كه خصوصيت دانه‌گچي از نظر كيفيت پخت و خوراكي در گانگيو 527 نسبت به ژايي‌كينگ 8 تأثير شديدي داشته است.

اختلاف‌هاي كيفيت غذايي بين ارقام برنج دانه گچي و غير گچي

          اسيد آمينه لايزين در بدن انسان توليد نمي‌شود و بايستي از مواد غذايي به آن برسد، در عين حال، محتويات آلبومين، گلوبولين و گلوتلين برنج 3.5 درصد است كه بالاتراز ساير گياهان زراعي مي‌باشد.

          همان‌طور كه در جدول 2 نشان داده خواهد شد، تأثير خاصيت گچي دانه در تركيب پروتئين دانه رقم برنج گانگيو 527 با ژايي‌كينگ 8 تفاوت دارد، به طوري كه، در گانگيو 527 محتويات آلبومين در دانه‌هاي گچي از غير گچي كم‌تر است. درحالي كه، محتويات گلوبولين و پرولامين در دانه‌هاي گچي كم‌تر از غير گچي بوده و آزمايش t نشان داد كه اين اختلاف محسوس نمي باشد. محتويات گلوتن در دانه‌هاي برنج گچي به طور معني داري با 0.984 درصد در مقايسه با غيرگچي كاهش يافته است. به طوري‌كه در ژايي‌كينگ 8 مقادير آلبومين، گلوبولين و پرولامين در برنج دانه گچي اندكي كم‌تر از برنج غير گچي بود، و مقادير گلوتلين در دانه‌هاي برنج گچي به طور معني‌داري با 1.996 درصد پايين تر از برنج غيرگچي شد. نتايچ بالا نشان داد كه خصوصيت گچي دانه اثر اندكي در محتويات آلبومين، گلوبولين و پرولامين دارد، ولي در محتويات گلوتلين اثر زيادي برجاي مي‌گذارد. اثر گچي برروي محتويات پروتيين خام در دورقم به طور تصادفي بين دانه‌هاي گچي و غير گچي رقم گانگيو 527 تفاوت معني داري ندارد، در صورتي‌كه محتويات پروتيين خام در دانه‌هاي برنج گچي در مقايسه با دانه‌هاي برنج غير گچي به اندازه 325 درصد در ژايي‌كينگ 8 به طور معني‌داري پايين مي‌آيد. براساس آزمايش‌‌ t ، گچي بودن دانه در هردو رقم، در محتويات لايزين تأثير معني‌داري داشته است.

جدول 2 – اختلاف سازندگان چهارگانه پروتييني بين برنج‌هاي دانه‌گچي و غير گچي

توضيحات

مطالعات گذشته توضيح مي‌دادند كه كيفيت پخت و خوراكي برنج به طور دقيقي با مقدار ويسكوزيتي همبستگي دارد. برنج با ويسكوزيتي پايين  و ست باك و درجه حرارت خمير چسبنده و قوام ژل و زمان ويسكوزيتي قله و پايين داراي بافت نرم بوده و كيفيت خوراكي عالي دارد. دراين آزمايش، محتويات آميلوز، ويسكوزيتي پاياني، ست باك و چسبندگي دانه‌هاي برنج گچي به طور معني‌داري بالاتر از غيرگچي بود. درحالي‌كه، پيوستگي ژل و ويسكوزيتي قله و بريك دان ( افت ويسكوزيته ) در برنج‌هاي گچي به طور محسوسي پايين‌تر از غير گچي در رقم برنج گانگيو 527 بوده است، و اختلاف معني داري در ارقام اينديكا بين دانه گچي و غيرگچي در ژايي‌كينگ 8 وجود ندارد، كه نشان‌دهنده آن است كه  گچي بودن كيفيت خوراكي را در گانگيو 527 كاهش مي‌دهد اما در ژايي‌كينگ 8 اثر قابل مشاهده‌اي نداشته است.

شنگ و همكاران اشاره كردند كه اثر گچي بودن دانه در كيفيت خوراكي در برنج‌هاي مختلف بر طبق تجزيه و تحليل اين تحقيق فرق دارد.

آلبومين، گلوبولين، پرولامين و گلوتلين به عنوان سازندگان اصلي پروتيين برنج به ترتيب 80، 10، 5 و 3 درصدكل پروتيين را تشكيل مي‌دهند. پرولامين و گلوتلين عمدتا در آندوسپرم برنج و آلبومين و گلوبولين در لايه آلورن دانه توضيح شده‌اند. به اين ترتيب، گلوتلين و پرولامين، كيفيت غذايي برنج سفيد را موجب مي‌گردند. اسد آمينه لايزين به عنوان اولين اسيد آمينه محدودكننده يك نشانگر مهمي در ارزيابي پروتيين محسوب مي‌گردد، بنابراين، به طور دقيقي به كيفيت غذايي وابسته است. ما دراين آزمايش دريافتيم كه خصوصيت گچي بودن دانه در برنج رفم گانگيو 527 اثر معني‌داري بر روي محتويات پروتيين خام نداشته، بلكه در رقم برنج ژايي‌كينگ 8 به طور معني داري محتويات پروتيين خام را كاهش مي‌دهد. بعلاوه، صفت گچي تأثير بارزي برروي محتويات آلبومين، گلوبولين، پرولامين و لايزين نداشت، اما منتج به كاهش قابل توجهي از محتويات گلوتلين در رقم مورد آزمايش شد. به طوري كه كيفيت غذايي در اين دو رقم در بعضي مواقع به طور منفي تحت تأثير صفت گچي قرار مي‌گرفته است.

دراين مطالعه، نأثير گچي دانه برروي محتويات آميلوز و پروتيين در گانگيو 527 و ژايي‌كينگ 8 تفاوتي را نشان داد. وقتي كه، خواص گچي در اثر فقر آهن حادث شود،  بين دو رقم برنج دانه گچي و غير گچي تفاوت وجود دارد. دانگ و همكاران گزارش دادند‌ كه ميزان دانه گچي در برنج به موقعيت دانه در خوشه بستگي دارد و اغلب، دانه‌هاي پايين خوشه، بيش‌ترين ميزان گچي را حايزند و پس از آن دانه‌هاي مياني و بالايي كه كم‌ترين اندازه گچي را دارند. محتويات پروتيين خام دانه و محل‌هاي مختلف خوشه نيز متغير است ولي اين تفاوت‌ها با ژنوتيپ ‌ رابطه دارد و هيچ قانون واضحي در مورد درجه گچي دانه‌هاي بالا، وسط و پايين خوشه ملحوظ نيست. ژو و همكاران اظهار كردند كه محتويات آميلوز برنج با محل دانه در خوشه رابطه دارد و معمولا دانه‌هاي بالاي خوشه آميلوز بيش تراز دانه‌هاي پاييني دارند. با توجه به نظريه بيان شده در بالا، ما چنين استنباط مي‌كنيم كه اختلاف محل استقرار دانه در خوشه ممكن است يكي از علل پاسخ‌هاي متفاوت دو واريته نسبت به گچي باشد.

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت اول)

نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر

تاریخ: زمستان ۱۳۸۹

مترجم: فردوس عادلي مسبب

بذرها گذشته‌از ذخيره و تأمين مواد غذايي از فصلي به فصل ديگر، به عنوان يك مجموعه‌اي فعّال و پايه‌اي نگهداري مي‌شوند و به منظور حفظ منابع ارزشمند ژنتيكي، تنوع زيستي گونه‌ها و دسترسي به منابع ژنتيكي آن‌ها به مدت طولاني انبارداري مي‌گردند. فراتراز اين، نگهداري‌آن‌ها در بانك‌هاي بذر و ژن، يا در انبارهاي تجارتي با اين تصور انجام مي‌شودكه بذرها داراي قابليت نگهداري در محل اوليه خود بوده و رتار بذرهاي ارتدكس را در خود نشان‌دهند (Roberts, 1973). اين امر به‌ مفهوم آنست، دوره‌اي كه ممكن است بذرها بدون افت كيفي ذخيره گردند و تحت شرايط دما و رطوبت معيني در مدت طولاني و در وضعيت محدودي نگهداري شوند، كاهش محتويات آب آن‌ها به طور لگاريتمي افزايش مي‌يابد (Ellis and Roberts,1980). بذرهاي ارتدكس داراي رطوبت پاييني هستند و يا مي‌توانند تا رطوبت پاييني خشك شوند، و متعاقب آن تا حصول صحيح تحمل خشكي در دوره‌هاي زماني نسبتاّ كوتاهي كامل‌گردند ( به عنوان مثال، Bewley and Black, 1994). اين ويژگي‌هاي تحمل خشكي و دوام بذرهاي ارتدكس خشك براساس وجود و مواجه شدن با مكانيسم‌هاي مناسبي و تشريح فرآيندهاي آن در خلال توسعه قرار دارد. با وجود اين، همه بذرها از نوع ارتدكس نيستند، يعني تعدادي از آن‌ها خواص تحمل به خشكي را به‌ طور كامل كسب نمي‌كنند. در واقع چنين پاسخي به ازدست دهيرطوبت بذرهاي رسيده بالغ گونه‌هاي متعددي ( براي مثال در  Avicennia marina ) نشان مي‌دهند كه مكانيسم‌ها و فرآيندهاي منجر به چنين تحمل ازدست رفتن بيش‌تر آب بافتي كاري عملي مي‌باشد. اين نوع بذرها به شدت ركالسيترانت هستند. اصطلاح ركالسيترانت اولين بار توسط رابرت ( Roberts ) در سال 1973 براي بذرهايي به‌كار رفت كه با رطوبت كم قابل نگهداري نبودند. با توجه به نوشته‌هاي چاين و رابرت ( 1980 )، فهرستي از چنين گونه‌هاي ايجاد كننده بذرهاي ركالسيترانت يا بذرهاي غير ارتدكس ( بذرهاي ارتدكس، بذرهايي هستند كه توانايي تحمل خشكي را دارند )، درطولاني مدت داراي يكنواختي هستند. مثال‌هايي درمورد گونه هاي توليدكننده بذرهاي ركالسيترانت كه در دو دهه گذشته گزارش شده اند، شامل ماچيلوس تونبرجي و ماچيلوس كوسانويي، آپروس لينديانا، گارسينيا گومي گوتا، ليت سي آكومي ناتا، Euterrpe edurly ، احتمالا بعضي از گونه‌هاي نخل ديم آفريقا و ماداگاسكار مانند Carapa guiagensis  و E.procera  (Danthu etal , 2000). چند نكته از اين فهرست مطرح مي باشد: اول، جنس و گونه مربوط به آن غيرمتداول است، دوم اين‌كه، از نظر منشا گرمسيري يا نيمه گرمسيري مشخص نشده‌اند و سوم اين‌كه، به طورصريح روشن نيست كه همه آن گونه‌ها درختي باشند. اين نكته‌ها، سه نتيجه زير را به ترتيب تاكيد دارد:
(1) تقريبا همه اين جمع‌آوري اطلاعات به طور روزمره در مورد زيست‌شناسي و فيزيولوژي بذر، در اثر كشت و كار محصولات زراعي، علاوه بر تعداي گونه‌هاي چوبي بيش از 25000 گونه از گياهان دانه‌دار به ثبت رسيده است.
(2) احتمالاً بسياري از گونه‌هاي گرمسيري و نيمه گرمسيري، بذرهاي غيرارتدكسي را توليد مي‌كنند.
(3) به نظر مي‌رسد، اين بذرها، اغلب از گونه‌هاي درختي باشند ( Berjack and Pammenter, 2001 )، هرچند كه بذرهاي غير ارتدكسي توسط گونه‌هاي علفي توليد مي‌شوند، در زمره تيره نرگسيان از آن‌ها يادشده‌است.
رفتار بذر
برسي‌هاي تاكسونومي و تكامل بذر
 به‌ نظر مي‌رسد، همبستگي اندكي بين ركالسيترانسي بذر و وضع تاكسونومي آن وجود داشته باشد كه به عنوان يك پديده‌اي گسترش يافته اي در همه تيره‌ها صدق مي‌كند. بذرهاي ركالسيترانت به عنوان بذرهاي حساس به خشكي محسوب مي‌گردند. اگرچه تعدادي از تيره‌هاي دولپه‌اي نيز وجود دارند كه ظاهراً هيچ‌گونه‌اي از آن‌ها بذر ركالسيترانت توليد نمي‌كنند، اما در ساير موارد رواج يافته‌ است (Von Terchman and Van Wgk, 1994). ووان تچمن و وان ويك ( 1994 ) ركالسيترانسي همه 45 تيره دو لپه‌اي را با اصلاح بذرهاي درشت حاصل از تخمك‌هاي داراي بافت خورش ضخيم مورد بازنگري عميقي قراردادند كه نشان‌دهنده تكامل آندوسپرم آن‌ها بود. اين نويسندگان نيز توجه خود را در جهت زيستگاه گياهان چوبي و گرمسيري معطوف ‌ساخته‌اند كه خصوصيت وابستگي‌‌شان به نشانويژگي‌هاي بذر- تخمك مربوط مي‌باشد، و عموما به شكل وضعيت‌هاي قديمي درنظرگرفته مي‌شوند. با اين حال، از گونه‌هاي تيره‌هاي دولپه‌اي به نسبت توسعه‌يافته نيز مانند بعضي از تك‌لپه‌اي‌ها، بذرهاي ركالسيترانت توليد مي‌شوند. با توجه به اين نظريه احتمالا خصوصيات همزماني بذرها در تاريخ تكاملي دربردارنده تشابه، همگرايي، و ارتجاعي، در زماني كه شواهد موجود مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، ركاليترانس به‌عنوان شرايط بذري قديمي در نهاندانگان مورد مطالعه قرار مي‌گيرد (Van Terchman and Van Wgk , 1994; Pammenter and Berjak , 200).
 به نظر مي‌رسد كه توليد بذرهاي ركاليترانت (كه به عنوان يك صفت اجدادي يا برجاي‌مانده و يا برگشتي) در شرايط كنوني مورد حمايت قرارگرفته‌ باشد. به‌طوري‌كه براي كسب تحمل خشكي به عنوان مثال در نواحي گرمسيري مرطوب يا ساير مناطق، جايي كه استقرار نشاءها بدون ممانعت‌هاي فصلي فراهم است، اهميت انتخابي كمي وجود خواهد ‌داشت. با اين‌حال، بذرهاي ركاليترانت توسط تعدادي از گونه‌هاي گياهي در نواحي خشك توليد مي‌شوند. براي مثال Boscict senegulensis  از منطقه ساحليان (دانتو و همكاران،2000).(Butgyrospermum Paradoxum) Vitellaria Paradxcom  از بوركينافاسو (جامن، 1997) و احتمالا تعدادي از نخل‌هاي ديم (داويس و پرتيچارد، 1998)، اگرچه به‌طور شگفت‌انگيزي، از87 گونه آبزي تنها 6.9  درصد آن‌ها بدون ترديد به عنوان مولد بذرهاي داراي نشانه رفتار ذخيره‌سازي ركاليترانتي بودند (Hay et al. , 2000) . علاوه بر اين، چند گونه درختي نواحي معتدله نيز توليد بذرهاي ركاليترانت نمودند كه در برخي موارد، در طول زمستان مي‌توانند در شرايط خواب (دورمانت) باشند (براي مثال Aesculus hippocastanum, Pritchard, Tompsett, and Manger, 1996; Pritchard et al., 1999). اين مشاهدات تاكيد مي‌كند كه درك عميق‌تر رفتار بذر از نظر حساسيت به خشكي آن‌ها ضرورت دارد و ويژگي‌هاي زيست‌شناختي بذر بسياري از گونه‌ها در ميان خانواده‌هايشان به طور مفصل بايستي شناخته شود. اگرچه، بازنگري نوشته‌ها نشان مي‌دهد، تفاوت‌هاي آشكاري در ميزان تحمل آبزدايي بذرهاي ركاليترانت گونه‌هاي مختلف وجود‌ دارد، اما از نظر اجرايي مقايسه مستقيم آن‌ها  در شرايط غيرهماهنگ با مشكلاتي همراه خواهدبود. بااين‌حال، تفاوت‌هاي عمده‌اي در پاسخ بذرهاي گونه‌هاي مختلف نسبت به آبزدايي در شرايط يكسان احساس مي‌شود. در يك مورد مستند، شامل مقايسه‌‌ي Araucaria angustifolia  (يك گياه بازدانه)، Scadxus membranaceus  (گياه تك‌لپه‌اي)، و درخت انگور (دولپه‌اي)، Landolphia kirkii  (Farrant, Pammenter, and Berjak, 1989)، همه آن‌ها از نظر آبزدايي تحت شرايط يكسان در مقادير متفاوت آب در ميان‌گونه‌ها به‌طور شماتيكي حايز انهدام بين سلولي بودند. اين گزارش‌ها، بذرهاي كاملا غيرمربوط به تاكسا (taxa) را مقايسه‌ مي‌كرد، ولي يادداشت‌هاي ديگري براي گونه‌هاي جنس‌هاي مشابه، پاسخ‌هاي متفاوتي وجود داشت. براي مثال،در يك مقايسه پاسخ به خشكي بذر سالم بلوط، كونر و بونر (1996) دريافتند كه بذر بلوط Quercus alba به‌طور قابل‌توجهي از‌نظر خشكاندن حساسيت بيش‌تري نسبت به بلوط Q.nigra دارد. نورماه، راميا و گين تانگاه (1997) گزارش دادند كه تفاوت‌هاي قابل‌توجهي در زنده‌ماني بذرهاي دو گونه جنس  Baccauiea  با كم‌ترين محتويات آب در آن‌ها وجود دارد. همچنين در بذرگونه‌هاي يك جنس منفرد رفتارهاي خيلي متفاوتي مي‌تواند وجود‌ داشته‌ باشد. درمورد افرا به ويژه بذر افرا چناري Acer Pseudoplatanus آن‌طوركه بايد و شايد حساس به خشكي هست و بدون ترديد به‌عنوان بذر ركالسيترانت تلقي مي‌گردد، درصورتي‌كه، افرا نروژي A.Plataniodes داراي بذر ارتدكس است(Hong and Ellis, 1990). ما به دامنه وسيع شباهت‌هاي نشانويژگي‌هاي بذر از ارتدكس به ركالسيترانت در ميان گونه‌هاي بازدانه Podocarpus در آفريقاي جنوبي پي‌برده‌ايم(نتايج انتشارنيافته). هانگ و اليس (1995)  بذرهاي قهوه C.liberica را داراي رفتار پس از برداشت ركاليترانتي معرفي‌كردند، كه e.canephora (قهوه روبوستا) در زمره دسته‌بندي‌هاي متوسط اين گروه، بدواً براي e.arabicau توصيف شده بود (به عنوان مثال، حساسيت به‌ خشكي آن‌ها تا اندازه‌اي كم‌تر از بذرهاي ارتدوكس مي‌باشد، اما با از دست ‌دادن آب، حساسيت سرمايي را نشان مي‌دهد، اليس وهانگ،1990). به‌طور مشابه، ايرا و همكاران (1999) بذر e.liberica را به‌ عنوان داشتن تحمل به خشكي و گونه ديگري به نامe.racemosa با بيش‌ترين تحمل توضيح دادند. دوسرت و همكاران (2000)، در مطالعه‌اي بر روي بذر 9 گونه مختلف قهوه با منشا آفريقاي مركزي، اعلام‌كردند كه ميزان تفاوت حساسيت خشكاني آن‌ها مي‌تواند از ويژگي‌هاي اشكال سازگاري مربوط به متوسط تعداد ماه‌هاي خشك در هر زيستكاه ناشي شده باشد.
تغيير پذيري
تعريف ركالسيترانتي يا به طور كلي غيرارتدكسي به طور صحيح و دقيق كار خيلي مشكلي است، زيرا در بذرهاي گونه‌هاي مختلف رفتارهاي متفاوت برجسته‌اي وجود دارد. با اين‌حال، همه آن‌ها با محتويات آب خيلي زيادي بايستي درانبار ذخيره شوند و همه آن‌ها در انبارداريشان فعال سوخت و سازي هستند. گوناگوني‌هاي ذاتي بذرهاي گونه‌هاي مختلف – از نظر اندازه، ساختار، ماهيت پوسته / پريكارپ، و تركيب شيميايي- با باسخ‌هاي متفاوت در از دست‌رفتن آب آن‌ها عجين گرديده‌ است. براي بذرهاي هر يك از گونه‌هاي نهاندانه، اين تفاوت‌ها ممكن است بين محورها ولپه‌ها وجود داشته‌ باشد. در گياه بلوط "Quercus robur" محورها با حساسيت بيش‌تري نسبت به لپه‌ها تشخيص داده شده‌اند (Finch - Savageet et al., 1992)  و كاكائو  Theobroma cacao (Li and Sun, 1999)، محورها حساسيت بيش‌تري نسبت به لپه‌ها دارند، در حالي‌كه، در شاه‌بلوط caslanea sativa (Leprince, Buitink, and Hoekstra, 1999) برعكس آن ، حساسيت لپه‌ها از محورها بيشتر بود. نتايج انتشار نيافته‌ي ما نشان داده است كه بذرهاي ركالسيتيرانت طيفي از گونه‌هاي با محتويات آب زيادتر بافت‌هاي ذخيره‌اي در محورها قرار دارند، و پيت‌چارد و همكاران ( 1995 ) توزيع نامنظم آب درون بافت‌هاي جنين گياه بازدانه Araucaria hunsteii را گزارش كردند. ايرا، والترز و كالداس ( 1999 ) در بررسي بيوفيريكي قهوه دريافتند كه اگرچه محاسبه گرماي جذب براي همه بذرهاي ارتدكس مشابه بود، اما گرماي جذب در رطوبت نسبي (RH  ) يكسان براي حذف محور جنيني حدواسط محتويات بين ارتدكس و ركالسيترانت بوده ‌است. با اين‌حال، اين وضعيت خيلي پيچيده‌تر است، زيرا براي بذرهاي هريك از گونه‌ها، تغييرات بين فصلي و درون فصلي وجود دارد.
 تغييرات داخل فصلي بعدا بررسي خواهد شد، ولي درباره تغيير بين‌فصلي، ما فهميده‌ايم كه در بذرهاي بالغ كامليا (camellia sinensis)، محتويات آب محور جنيني از 3 ±2  تا 4/2±4/4 گرم بر گرم ماده خشك (g.g-1) در برداشت‌هاي سال‌هاي مختلف تغيير مي‌كند (Berjaket al., 1996). بسياري از بذرهاي ركالسيترانت، علايم قابل مشاهده‌اي در جوانه‌زني متناسب با  مقدار ذخاير آبي‌شان، نشان داده اند. با اين حال، بذرهاي يك نوع بلوطي(Q.robur) كه در يك سال خاصي جمع آوري گرديد(از درخت با والدين يكسان)، محتويات آبي كم تر از حد نرمال داشت و در انبار جوانه نزد(Finich – Savage et al., 1993; Finich – Savage, 1996 ). اختلاف بين فصلي به دنبال شكستن درمانسي به روش سرمادهي، در ظرفيت جوانه زني‌ در بذرهاي "Aesculus hippocastanum" گزارش شده است. اين اثر به اختلاف ميانگين دما در طول پرشدن دانه بستگي دارد(Pritchard et al.1999). تغييرپذيري بين فصلي نيز يكي از ويژگي‌هاي بذرهاي ركالسيترانت گونه هاي با منشا گرمسيري است. دل كارمن رودريگوز و همكاران ( 2000 ) در دو مورد گزارش اخير رابطه تاثير اتلاف آب برروي جوانه زني را با رويدادهاي فصلي گونه‌هاي جنگل‌هاي باراني نتوتروپيكي ( تازه گرمسيري ) در مكزيك و اختلاف زياد تنوع صفات در بذر گياه Euter edulis از فصلي به فصل ديگر نيز توضيح داده شده است.(

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت دوم)
نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر
مترجم: فردوس عادلي مسبب

حالت فعاليت سوخت و سازي مي‌تواند تغيير كند، اما انجام آن مداوم است
 ارتباط با تاريخ هرگروه از بذرهاي ركالسيترانت از زمان برداشت، هم درتعيين رفتارجوانه زني آن‌ها و هم براي توضيح نتايج نگهداري در انبار آن‌ها، ضروري است(Berjak,Farrant,and Pamenter,1989). به اين دليل، چنين بذرهايي در انبار، نه تنها آب از دست مي‌دهند، بلكه فعاليت سوخت و سازي نيز دارند. اين وضعيت بذر بي وقفه تغيير مي‌كند، و حالت بهبود بذرهاي ركالسيترانت- هر دو حالت پيش از برداشت و پس از آن-حساسيت خشكي‌شان را تحت تاثير قرار مي‌دهد. براي بذرهاي اغلب گونه‌هاي ركالسيترانت، يك مرحله خشكاني حداقلي روي مي‌دهد، موقعي‌كه سرعت سوخت و سازي حداقل باشد (كه عموماً  مصادف با ريزش طبيعي بذر است)، ولي هميشه در فعاليت دايمي مي‌باشند ( بازنگري توسط پامنتر و برجاك، 1999 ). در صورتي‌كه پس از برداشت بلافاصله جوانه زني با سرعت شروع ‌شود و اين بذرها نسبت به ازدست دادن آب در مدت زمان خيلي كوتاهي، حساسيت بالايي را نشان خواهند داد. به همين دليل، سوخت و ساز جوانه زني تا اين مرحله پيش مي‌رود و تقسيم ميتوزي و توسعه سلولي توسط واكوئلي شدن تأثير مي‌پذيرد. اين بذرها بايستي آب را از يك منبع خارجي دريافت كنند، تا حداقل ميزان آب به فراخور حفظ حياتشان برسد ( Farrant, Pammenter, and Berjak, 1986; Berjak, Farrant, and Pammenter, 1989 ). گسترش حساسيت خشكاني با پيشروي جوانه‌زني براي واريته‌اي از گونه‌هاي با بذر غير ارتدكسي، شامل قهوه عربي Coffee Arabica ( Ellis and Hong, 1991 ) ، Landolphia kirkii  ( Berjak, Vartucci, 1993 ) ، چاي Camelia sinensis  (Berjak, Vartucci and Pammenter, 1992 )، بلوط Quercus robur ( Finch – savage, Blake and Clay, 1996 ) و Aescculus hippocastanum  ( Tompsett and Pritchard, 1998 ) به اثبات رسيده‌است.
 به طور كلي، با بالاتر رفتن حالت سوخت و سازي، حساسيت به خشك شدن زيادتر خواهد شد، اين اصل نه تنها متحمل به كاهش آب جوانه زني را در پيشرفت دوره انباري كاهش نداد، بلكه به همان اندازه، در مراحل اوليه انتولوژي بذر، آسيب‌ حشك شدن به آساني رخ مي‌دهد. حساسيت به فقدان آب با بلوغ بذرهاي ارتدكسي كم شد. بذرهاي غير ارتدكسي هرگز به طور جدّي متحمل خشك شدن نمي‌گردند. كم كردن حساسيت خشكي در اثر بلوغ براي قهوه روبوستا ( Hong and Ellis, 1995 )، Aesculus hipposcastanum  (Tompsett and Pritchard, 1993 )، و Clausena lansium  و Litchi chinensis  ( Fu et al., 1994 ) به اثبات رسيده است. يكي از مشكلات كاركردن با بذرهاي ركالسيترانت عدم وجود علايم ظاهري درآن‌هاست تا رسيدگي بذر بتواند تدريجي باشد، به طوركلي، درعمل نمو به‌طور تدريجي جوانه‌زني را تغيير مي‌دهد. با شناخت گونه‌هاي منفردي، برحسب تغييرات رشد و نمو ميوه تشخيص رسيدگي بذر امكان‌پذير مي‌شود، ولي به علت ريزش بذرهاي ارتدكس تنها پس از پايان رسيدگي خشك دقت لازم را ندارد.
تفاوت‌هاي درون فصلي
 اثرهاي درون فصلي معيني -كه در حال حاضر تاحد زيادي غير قابل تبيين است به مرحله تنوع گونه‌هاي منفرد بذري بستگي دارد. ماهمواره نشان داده‌ايم كه ظاهراً، محتويات آب بذرهاي رسيده گونه‌هاي منفرد بستگي به مرحله فصلي كه برداشت مي‌شوند، تغيير مي‌كنند ( مشاهدات انتشار نيافته ). علاوه براين، در اكثر گونه‌ها، تفاوت‌هاي دانه به دانه برحسب محتويات رطوبت محور جنيني در هر برداشتي اهميت دارد (Berjak and Pammenter,1997 ). براساس مشاهدات انتشار نيافته ما در مورد گونه‌هاي ركالسيترانتي مي‌توان نشان ‌داد كه ميوه‌هاي آخر فصل زراعي عقيم خواهند بود، درحقيقت اين ميوه‌ها به صورت زرد و خشك روي شاخه‌هاي گياه باقي مي‌مانند. همچنين بذرهاي اواخر فصل داراي كيفيت خيلي پايين‌تري هستند و اغلب به قارچ‌هاي زيادي آلوده‌اند. برسي‌ها گارسينيا گومي - گوتا نشان داده‌است كه ارزش جوانه‌زني تجمعي بذرها برحسب رنگ لپه بذرهاي رسيده بالغ، از رنگ كرم كم‌رنگ تا طلايي را شامل مي‌شود. با تيره شدن رنگ بسياري از آن‌ها ( براي مثال درگيلاس ) همه پتاسيل‌هاي جوانه‌زني از دست مي‌رود ( Chacko and Pillai, 1997 ). چين و لين ( 1997 ) گزارش دادند، بذرهاي ديربرداشت شده   Machilus kusanoi  دراثر ازدست دادن آب با سرعت زيادتري تخريب مي‌گردند.
 با درنظرگرفتن دامنه تغييرپذيري بذر‌هاي غيرارتدوكسي، دركاركردن با آن‌ها مشكلاتي به وجود مي‌آيد. بدون مفروضات پيشين در مورد هردو خواص وراثتي يا واكنش‌هايي را كه درپاسخ به وضعيت هرپارامتر يا گروه‌هاي پارامتري خاصي ممكن است ايجاد شود، مي‌توان نظرداد.
طبقه بندي بذرها- گروه‌هاي گسسته يا پيوسته
 تنوع وراثتي در بذرهاي وسيع ترين طيف گونه‌ها و پاسخ‌ آن‌ها به رطوبت‌گيريشان و ساير پرسش‌هاي ذخيره‌سازي، كه آيا بايستي به‌صورت گسسته مانند ارتدوكس، طبقه‌بندي شوند يا ركالسيترانت؟ يا اين‌كه به صورت ساده‌‌تري تقسيم‌بندي گردند( گروه پيوسته ). اگرچه بدون‌ترديد و به‌آساني مي‌توان بذرهاي يك گونه منفردي را به يك طبقه خاصي نسبت داد، چنين عملي پژوهشگران را دراستفاده از اين طبقه‌بندي بازمي‌دارد. بااين‌حال، اين بذرها در همه گونه‌ها نمي‌توانند با تعريف‌هاي ما مطابقت داشته‌باشند. واضح است كه در آن‌ها درجه‌هاي گوناگون رفتار ركالسيترانتي وجود دارد، كم و بيش به صورت حداكثر، حداقل و مستقل در سري‌هايي درجه‌بندي مي‌شوند( Farrant pammenter, and Berjak, 1988  ). علاوه‌براين، نشان‌داده‌شده است كه سرعت ازدست دادن آب در بذرهاي ركالسيترانت، درجه خشك‌كنندگي را تعيين مي‌كند كه آن‌ها بتوانند آن را ‌تحمل كنند (et al., 1998; pammenter and Berjak, 1999  pammenter). به‌طور مشابه، همه گونه‌هاي بذرهاي ارتدوكس تحمل خشكي‌را به طور يكسان ندارند ( Walters, 1998 ). به طور متوسط، بذرهايي‌كه داراي محتويات آب نسبتاّ بالايي هستند، خشكي بيش‌تري را مي‌توانند تحمل كنند، ولي درجه تحمل آن‌ها به اندازه تحمل بذرهاي ارتدوكسي نمي‌رسد (Hong and Ellis, 1996 ).
 در نگاهي به تغيير پذيري شديد پس از برداشت كه به طورتدريجي زياد شده‌اند، به نظرمي‌رسد، عوامل متعددي بايستي در طرح هرنوع طبقه‌بندي در نظرگرفته شوند (Berjak and Pammenter, 1994  ). پيشنهاد شده‌است، رفتار پس از برداشت بذر به‌صورت جايگزيني دائمي و مواجهه شدن با بذرهاي ارتدوكسي از يك طرف و بالاترين درجه ركالسيترانتي از طرف ديگر همراه با درجات ريز بين دوطرف درنظر گرفته‌شود (Berjak and Pammenter, 1997, 2001  ).

مجموعه‌اي از تعامل فرآيندها و مكانيسم‌هاي درگير در تحمل خشكي
 عوامل زيادي دراكتساب و نگهداري تحمل خشكي بذر مداخله مي‌كنند، و بي گمان چنين فهرستي هنوز كامل نشده‌است. درحالي، به فرآيندهاي انفرادي و مكانيسم‌هايشان توجه‌شده و ازعامل پيش‌برد تحمل به خشكي حمايت گرديده‌است. ظاهرا معلوم است كه رفتار ارتدوكسي حاصل بروز مجموعه‌اي از برهم‌كنش‌هاي مكانيسم‌ها و فرآيندهاست. به اين ترتيب، حصول و حفاظت حالت خشكي در بذرها بايد در نتيجه هماهنگي كنترل چندژني باشد.
 در بذرهاي ارتدكسي تغييرات عميق، كسب تحمل خشكي در دوره نموّي بذر و توانايي زنده‌ماندن در وضعيت خشكي در زمان رسيدگي دريافت مي‌گردد. درمورد بذرهاي غير ارتدوكسي بروز و اثرمتقابل چنين عواملي ناقص است. بنابراين، رفتار ركالسيترانتي به طور غير ملموثي مي‌تواند ناشي از رشدو نمو بذر باشد.
نشانويژگي‌هاي فيزيكي درون سلولي
 سلول‌هاي گياهان متحمل خشكي در مقابل سويه‌هاي فيزيكي با كاهش حجم  در قبال ازدست دادن بخش قابل ملاحظه‌اي از آب سلولي خود بايستي ايستادگي داشته‌ باشند. آب مايع فضاهاي پر، عموما از مواد نامحلولي مانند مواد پروتئيني در واكوئل‌ها و نشاسته يا ليپيدها در خارج واكوئلي تشكيل شده‌است( Vertucci and Farrant, 1995  ). ساختار سلولي بايد توانايي مجزّا كردن آن‌ها را به روش مناسبي اتخاذ نمايد، گرچه شواهدي مستقسم وجود ندارد كه  امكان پلاستيكي شدن ديواره‌هاي سلولي آن‌ها را اثبات نمايد و بسته شدنشان را تأييدكند. علاوه‌براين، اگرچه مشاهدات مستقيم حاكي از فقدان آن است، بايستي كروماتين را به عنوان يك تركيب موجد يكپارچگي ژنومي ( جايگاه ژني ) تصوركرد كه از انسجام ژنوم در شرايط خشك حفاظت به عمل مي‌آورد ( Osborne and Broubiak, 1994  ). ساختار هسته سلول، معماري هسته را نمايان مي‌سازد و بايستي با روش كنترلي دقيقي بهبود يابد.
 اين نشانويژگي‌ها از قبل يا همزمان با رسيدگي خشك بذرهاي ارتدوكس بايد توسعه ‌يابند، نه اين‌كه متوقف شوند يا تنها به‌طور جزئي در بذرهاي ركالسيترانت تبلور‌يابند. حتي در اندك مطالعاتي كه انجام يافته، درجايي ظاهر مي‌شوند تا بين درجه ركالسيترانتي و چنين ويژگي‌هايي يك نوعي همبستگي برقرار گردد. براي مثال در Avicennia marina ، Ekeberia capensis ، Aesculus hippocast anum كاهشي در درجه واكوئل‌سازي سلول‌هاي جنيني و نيز كاهش حساسيت به ازدست دادن آب در همان شرايط وجود داشت ( Farrant et al., 1997  ). با اين‌حال، بذرهاي A. hippocastanum  حساس به خشكي ( با ازدست‌دادن آب بذر ) مي‌باشند، و نشان‌دهنده حفاظت در برابر سويه‌هاي فيزيكي لازم هستند، و اين به خودي خود در مبحث بررسي تحمل به خشكي كافي نيست.
 به طور اعتراض‌آميزي لازم به توضيح است كه برخي از آسيب‌هاي فراساختاري در بذرهاي خشك ركالسيترانت، نظير خروج پلاسمالما از ديواره سلولي مشاهده مي‌شود كه در واقع ممكن است، يك دستآورد تثبيت جزئي بافت خشك در محيط آبي باشد ( Wasley and Smith, 2001  ).
تمايز زدايي درون سلولي و قطع سوخت و سازي
 تمايززدايي درون سلول با آغاز رسيدگي خشك دربذرهاي ارتدوكس همراه است. ازدست رفتن ميتوكندري‌ها و پلاستيدهاي ساختار دروني و درون غشايي، نظير شبكه آندوپلاسميك درشت ( ER ) به ميزان چشمگيري نقصان مي‌يابد و سيسترناي اجسام گلژي تفكيك مي‌شوند ( Bain and Mercer, 1966  ). چنين تغييراتي حداقل فعاليت سوخت و سازي، شامل تنفس و سنتز غشايي و فرآوري را مي‌رساند. كاهش در سطح غشاء نيز منجر به تضعيف مكان‌هايي مي‌شود كه پايه‌هاي توان تحملي را مي‌سارنند و اغلب آسيب رسان‌ها را تغيير مي‌دهند. شناسايي بيش‌تر خاموشي سوخت و سازي عبارت است از توقف تكرارهاي DNA  و متوقف سازي سلول‌هاي جنيني در مرحله G1 ( پيش تكراري DNA  در تشكيل تك رشته‌اي 2C ) با شروع رسيدگي خشك است ( Brundori, 1967  ). بذرهاي ارتدوكس خشك به طور مؤثري غير متابوليكي هستند، نه‌تنها به اين دليل كه هيچ آب در دسترسي را ندارند بلكه به دليل خاموشي فعاليت و پايان ساختارهاي پيشين يا همراه با خشكيدگي رسيدن بذر، كنترل مي‌شود.
 تمايززدايي نشاندار در هيچ يك از جنين‌هاي ركالسيترانت واريته‌هاي گونه‌هاي آزمايشي روي نداد و سرعت تنفس بالا نگاهداشته شد. جالب اين‌كه، ميتوكندري‌هاي جنين بذرهاي ركالسيترانت هردوگياه Aviccinia marina  و Aesculus hippocastanum  با تمايزيابي بالايي باقي ماندند. اين ميتوكندري‌ها نسبت بزرگي از سطح سلول را در بيش‌تر گونه‌هاي حساس به خشكيدگي A. marina اشغال نمودند (Frrant et al., 1997  ). ما عدم وجود اطلاعات كافي در مورد چرخه سلولس جنين ركالسيترانت را به‌طور كامل شرح داديم. با اين حال، دربذرهاي A. marina  بيش‌ترين توقف همانندسازيDNA  روي مي‌دهد، با ازسرگيري سنتز ی DNA ( مرحله S ) حاصل در شروع حالت دوگانه( 4C ) بلافاصله پس از خارج شدن و به DNA تازه آزادشده بذرها با اندك مقدار ازدست دادن آب به شدت آسيب وارد مي‌شود ( Bouberiak et al., 2000  ). درگونه‌هاي ركالسيترانت نواحي معتدله افراي چناري ( Acer psseudoplantanus  )، 60 درصد سلول‌هاي جنيني در مرحله 2C متوقف مي‌شوند، هرچند اين توقف با درمانسي چنين بذرهايي مي‌تواند همراه باشد.
راديكال‌هاي آزاد، انواع اكسيژن‌هاي فعال و سيستم‌هاي ضداكسيدكننده
 راديكال‌هاي آزاد، كه شامل گونه‌هاي اكسيژن فعال ( ROS )، اكسيدكنندي‌هاي قوي هستند و مي‌توانند موجب پراكسيداسيون ليپيدهاي غشايي و آسيب رساندن به ساختار غشايي و عملكرد آن شوند. گونه‌هاي اكسيژن فعال ( ROS ) به طور طبيعي در طي سوخت و ساز عادي توليد مي‌شود. اما دربافت‌هاي گياهي داراي محدوده‌اي از آنتي اكسيدان‌هاي آنزيمي و غير آنزيمي مي‌باشند كه وظيفه جلوگيري از عواقب آسيب‌هاي گونه‌هاي اكسيژن فعال برعهده دارند.  با اين حال، اگر سوخت و ساز مختل شود ( براي مثال، در اثر كاهش آب بذر ) براي توليد غير منظم ROS با پيامدهاي زيانباري چون اكسيداسيون ماكرومولكول‌ها و تخريب غشاء همواره امكاناتي وجود دارد. به منظور پيشگيري از آسيب‌هاي مدت زمان مراحل اوليه خشك رسيدگي، به كاربردن آنتي اكسيدان‌ها ضروري به‌نظر مي‌رسد.
 درتوسعه سوخت و ساز بذرهاي ركالسيترانت برنامه خاموشي وجود ندارد، اين عمل دايمي است، در صورتي كه از شدت آن‌ها كاسته نشود، به طور يقين درسطح بالايي ادامه خواهد يافت. به نظر مي‌رسد، با اين‌كه، بذرها يا جنين‌هاي ركالسيترانت فرآيندهاي آنتي اكسيداني را به اجرا مي‌گذارند ( و درگونه‌ها تفاوت وجود دارد )، ممكن است در آن اختلالي رخ دهد و يا در غير اين‌صورت، گياه زراعي قادر به سطح توليد گونه‌هاي اكسيژن فعال ناشي از خشك شدن آهسته نباشد ( Arrigoni, 1999 ).

حضور مولكول‌هاي حفاظتي شناخته‌شده و عمل آن‌ها
ساكارز همراه با اليگوساكاريها يا الكل‌هاي قندي
 بذرهاي ارتدوكسي رسيده مقادير قابل ملاحظه‌اي از ساكارز و اليگوساكاريدها را در خود ذخيره مي‌كنند ( معمولا رافينوز و استاكيوز ) ( Kostar and Leopold, 1988 ) يا ذخاير ساكارز با گالاكوزيل سيكليتول‌ها ( Obendorf, 1997 )، به نوع آن‌ها بستگي دارد. مطابق روش‌هاي خشك شدن، اين مخلوط، محلول غليظ فوق اشباعي موسوم به كريستال‌ را تشكيل مي‌دهد. اين حالت كريستالي ( منجمد ) تا اندازه‌اي در نفوذ مولكولي مي‌تواند محدوديت ايجاد نمايد ( Williams et al., 1989 ). بنابراين، سوخت و ساز نامنظم عواقب زيانباري دارد. اين امكانات وجود دارد كه طول عمر بذرهاي رسيده ارتدوكس در شرايط انباري معيني تحت تأثير پايداري حالت انجماد و كريستالي اي مواد قرار نمي‌گيرد ( Leopild, 1994 ). زيرا اين بذرها داراي ثبات اندكي بوده، كريستال‌ها تمايل به ذوب‌شدن دارند و اين پديده ممكن است زمينه زوال بذرهاي ارتدوكسي را در طول ذخيره‌سازي فراهم سازد.
 جالب اين‌كه، بذرهاي ركالسيترانت گونه‌هاي متعددي ساكارز و اليگوساكاريدها را در خود ذخيره مي‌كنند، تا بتوانند نسبت جرمي خودرا در جهت تشكيل حالت كريسالي سوق دهند ( Horbowicz and Obendorf, 1994  ). با اين‌حال، حالت كريستالي فقط در محتويات آب كم‌تر در بذرهاي ركالسيترانتي رخ مي‌دهد كه در اثر خشك‌شدن آهسته، زنده بودن خودرا ازدست مي‌دهند ( به طور طبيعي پس از ريزش يا در اثر برداشت اتفاق مي‌افتد ).
انباشت پس از جنين‌زايي و پروتئين‌هاي فراوان ( LEAS )
 سنتز مجموعه‌ قدرتمندي از پروتئين‌هاي آبدوست كه LEAS  يا  پروتئين‌هاي مشابه دهيدرين ناميده مي‌شوند، در طول زمان رسيدگي خشك بذرهاي ارتدوكسي انجام مي‌شود ( Kermode, 1990 ). شواهد قانع كننده‌اي نشان مي‌دهد كه نوعي ازROS  در توليد و نگهداري بذرهاي متحمل به خشكي ارتدوكس وجود دارد، كه شايد به دليل فعاليت ماهيت آمفي‌پاتيك همكنشي طيف وسيعي از ماكروكولكول‌ها و يون‌ها بوده تا از تخريب اين ماكروكولكول‌ها در شرايط خشك‌شدگي جلوگيري به عمل بياورد ( Blackman et al., 1997 ).
 با توجه به وقوع چنين وضعيتي و نقش احتماليLEAS كه در بذرهاي ركالسيترانت انجام مي‌شود، اين پروتئين‌ها در بذرهاي ركالسيترانت در تنوع گونه‌ها از علفي به درختان، در دامنه زيستگاهي پديد مي‌آيد ( Farrant et al., 1996 ). از طرف ديگر، LEAS در بذرهاي ركالسيترانت 10 گونه مناطق گرمسيري مرطوب مورد آزمايش قرارگرفت، به طور واضحي وجود نداشت. به طور مشابه، اگرچه پروتئين‌هاي با شوك حرارتي كوچك بذر از خود تحمل خشكي را نشان داده‌اند، اما يك پروتئين مشابه از لپه دانه‌هاي ركالسيترانت گياه Castanea sativa جداشده است كه به‌طور واضحي اين تحمل را نشان نمي‌دهد ( Collada et al., 1997 ).
شواهدي بر وجود دوتركيب قندي اوليگوساكاريدي مناسب و LEAS در بذرهاي ركالسيترانت هست كه اين رقابت را مسلم مي‌داند و هيچ عاملي نمي‌تواند به عنوان يك عامل كليدي هردوي آن‌ها را اكتسابي يا متحمل خشكي نگاهدارد. اين پديده ناشي از تأثير متقابل نوع مكانيسمي است و فرآيندي كه به جوانه‌زني كمك مي‌كند، تحت كنترل چندژني استوار‌است.
مواد آمفي‌پاتيك
 به نظر مي‌رسد كه مواد آمفي‌پاتيك درون‌زا در طي كاهش رطوبت بين دولايه ليپيدي غشاءسلولي توزيع شده و از تشكيل مرحله ژلي آن درحالت خشكي ممانعت به عمل مي‌آورند ( Hoekstra et al., 1997 ). اين آمفيپات‌ها در موقع جذب مجدد آب به داخل سيتوپلاسم برگشت مي‌كنند. اگرچه اين عمل مكانيسم بيش‌تري را در تحمل به خشكي بذرهاي ارتدوكس باعث شود، وضعيت مولكول‌هاي آمفي‌پاتي در بذرهاي ركالسيترانت هنوز نامشخص است.
قابليت تغيير آسيب در اثر جذب مجدد آب
 ذخاير بذرهاي ارتدوكس زماني در رطوبت و دماهاي بالا آسيب مي‌بينند كه ويگور آن‌ها تنزل يافته و تا حد ازدست دادن حيات‌شان پيش رفته‌باشد. پيش ‌از اين كه قابليت زيستي آن كم شود، با افزايش تأخير زماني بين جذب آب رشد ريشه‌چه، ويگور بذر كاهش مي‌يابد. در طي اين دوره، مكانيسم ترميم درون سلولي انجام مي‌شود و پيش از اين كه جوانه‌زني رخ‌دهد، بايستي ترميم گردد ( Osborne, 1983 ). ترميم در خلال اين مرحله تأخيري در بذرهاي ارتدوكس در سطح ماكرومولكول‌هاي پروتئيني ( Mudgett et al., 1997 )، غشائ‌ها و اسيدهاي نوكلئيك رخ مي‌دهد ( Elder et al., 1987 ). در واقع، اثربخشي اسموپرايمينگ در بذرهاي ارتدوكس با ويگور پايين است، زيرا فرآيندهاي ترميمي آن‌ها درحالي رخ مي‌دهد كه بذرها در پتانسيل‌هاي آب قرار مي‌گيرند و اجازه مي‌يابند تا اين سوخت و ساز صورت گيرد، نه اين كه مانع جوانه‌زني شوند.
 درمورد ترميم بذرهاي آسيب دبده، مطالعات اندكي انجام يافته است. با اين حال، جذب آب دوباره بذرهاي ركالسيترانت قوي گياه Avicennia marina بدون ترميم DNA ممكن است22 درصد آب اصلي موجود ازدست رود، كه در مقايسه با بذرهاي ارتدوكسي، اين سيستم ترميميDNA   تا اندازه‌اي غيركافي به نظر برسد ( Boubriket et al., 2000  ). در عبارت راديكال‌هاي آزاد متوقف كننده فرآيندها، شواهد حاكي از آن است كه سازگان ضد اكسيد كنندگي در طول ازدست دادن آب در بذرهاي حساس به خشكي ناتوان بوده و نشاء‌ها به طور فرضي بر عمل جذب آب مجدد بي تأثير باقي مي‌مانن. به نظر مي‌رسد كه مكانيسم ترميم بذرهاي ركالسيترانت مشابه همه فرآيندهاي ديگر، به ازدست دادن آب حساسند.
 اين مكانيسم‌ها و فرآيندهاي طراحي شده با مكانيسم‌هاي حفاظتي مطابقت دارد و احتمالا همه اين ها بايد وجود داشته باشند تا عمل تحمل به خشكي روي دهد و توانايي زيستي براي توسعه دوره‌هاي رشد در شرايط خشكي فراهم گردد. با اين‌حال، چنين فهرستي احتمالا به هيچ وجه كامل نيست، تا پديده‌هاي لازم براي توسعه آن‌ها قابل تشخيص باشد. در بذرهايي كه ارتدوكس نيستند، اين ويژگي‌ها تا اندازه‌اي تفاوت داشته و بعضي از آن‌ها ممكن است ابدا وجود نداشته باشند. اين خصوصيات مي‌توانند علت اصلي اختلاف درجه‌هاي ركالسيترانت در ميان گونه‌ها باشند.
سرعت خشك شدن و دلايل آسيب بذرهاي ركالسيترانت
 درحال حاضر معلوم شده‌است كه پاسخ بذرهاي ركالسيترانت يا محورهاي قطع شده از بذرها از سرعت ازدست دادن آب در آن‌ها پيروي مي‌نمايد ( Normah, Chin and Hor, 1986 )، با وجود اين در چند مورد متوسط سرعت خشك شدن بين آهسته و سريع به نظر مي‌رسد در جهت بقاي بذر در برابر رطوبت كم در آن‌ها باشد، مثل كاكائو ( Ling and Sun, 2000 ) كه بذرها يا محورهايشان كه با سرعت خشك مي‌شوند، در رطوبت پايين مي‌توانند زنده بمانند، كه احتمالا به دليل نداشتن فرصت كافي براي تجمع مواد آسيب رساني است كه در حالت خشك شدن آهسته رخ مي‌دهد. حال، بدون توجه به چگونگي سرعت ازدست دادن آب، مواد ركالسيترانتي نمي‌توانند تا رطوبت پايين همانند بذرهاي ارتدوكس خشك گردند، يك محدوديت پايين وجود دارد كه بذرهاي ركالسيترانت آن رطوبت، زنده نخواهند ماند. اين فرضيات حداقل در دونوع آسيبي كه در خشك كردن بذرهاي حساس خشكي مي‌تواند روي دهد، نقش تعيين كننده‌اي دارد. در رطوبت‌هاي زياد (بالاتر از حد پايين ) به دليل اختلال در جريان عمل سوخت و سازي، فرآيندهاي اكسيداتيو برپايه آب آغاز شده كه به تجمع مواد آسيب زننده منجر شده و در صورت خشك شدن آهسته بذرها قوه زيستي خود را ازدست مي‌دهند. ولي اگر ازدست دادن آب تا اندازه اي سريع صورت گيرد، مواد آسيب رسان تا سطح كشندگي تجمع نخواهند يافت. با اين حال، اگر مواد در معرض خشك شدن سريع قرارگيرند، در رطوبت كم ( كم‌تر از حد پايين ) به به دنبال خارج شدن آب از سطوح غشاء‌ها و ماكرومولكول‌ها بلافاصله به طور مستقيم آسيب وارد شده و بافت‌ها به سرعت ازبين خواهندرفت. اين نوع آسيب‌ها به ترتيب تحت نام‌هاي" آسيب ناشي از سوخت‌و ساز" و " آسيب خشكي" در گياه Sensu strico معروف هستند ( Pammenteret al., 1998; Walterset al., 2001 ).
 هرچه رويدادهاي اوليه آغازكننده آسيب مربوطه به سوخت ساز ناشي از تنش آب بيش‌تر باشد، به طوركلي به نفع فرآيندهاي اكسيداتيوي مي‌شود كه عامل اصلي اثر كشندگي به‌شمار مي‌رود. بويژه شواهد حاكي از آن است كه بدون كنترل توليد انواع اكسيژن فعال در نهايت به پراكسيداسيون منجر مي‌گردد، كه به به آسيب ددگي غشاء و مرگ سلول ، قابل مشاهده و قابل محاسبه مربوط شده‌است ( Hendryet al., 1992 ). در طي ازدست دادن زياد آب بذرهاي ركالسيترانت Aviccinnia marina، اگرچه داده‌ها نوع پاسخ به تنش را نشان مي‌دهند، كه به نظر مي‌رسد تحت‌الشعاع آسيب‌هاي فيزيكي كاتاستروفيكي قرارگرفته باشند.
 در حساسيت خشكيدگي بذرهاي ركالسيترانت گون‌هاي مختلف، هنگامي‌كه در شرايط يكسان آب از دست بدهند، تفاوت‌هاي برجسته‌اي وجود حواهد داشت كه به دليل خواص وراثتي بذرها است ( Farrant,Pammenter and Berjak, 1989 ). با اين حال، سرعت خشك شدن ( Pammenter et al., 1991 ) و احتمالا دمايي كه ازدست دادن آب در آن روي مي‌دهد و وضعيت زمان رسيدگي بذرها نيز با محتويات رطوبت و ايجاد آسيب يا مرگ آن‌ها ارتباط دارد. بنابراين، واضح است كه "محتويات آب بحراني" را به طور كامل نمي‌توان تعريف كرد، به طوري كه بدون تعييت پارامترهاي ارتباطي بذرها و محورهايشان و شرايط آزمايشي آن‌ها، قوه زيستي خودرا ازدست خواهند داد ( Pammenter et al., 1998; Pammenter and Berjak, 1999 ).
عمليات نگهداري بذرهاي ركالسيترانت و غير ارتدوكس
 گرايش طبيعي توليدكنندگان محلي بذر اين بوده است كه پس از برداشت و پيش از نگهداري  در انبار، زماني كه اتاقك‌هاي خشك مجهز به ابزار دقيق كنترلي دور از دسترس باشد، خشكي بذر به وسيله تعادل رطوبت نسبي محيط، به طور كلي در سايه صورت مي‌گيرد. اين يك عمل ساده‌اي است كه توسط كيوكو و همكاران ( 1993 ) براي بذرهاي ميوه‌هاي نرم گوشت در كنيا پيشنهاد گرديد. اما براي بذرهاي ركالسيترانت به منظور حفاظت از آسيب هاي كشندگي در اثر ازدست دادن رطوبت، روش خشك‌كردن خيلي آهسته رسميت نيافته‌است. در نتيجه گونه‌هاي توليدكننده بذرهاي ركالسيترانت در حد امكان در سراسر جهان به روش رويشي تكثير مي‌شوند. براي مثال، در مناطق گرمسيري مرطوب تقريباً در نتيجه اثر متقابل گياه با محيط در درختاني مثل درخت انبه Magnifera indica ، Litchi chinensis ، Durio zibethinus ، Nephelium lappaceum ، Euphoria langan  و درخت نان Artocarpus altilis تكثير رويشي به روش خوابانيدن فراگير شده‌است ( Hartman et al., 1997  ). درمورد نان ميوه از نظر تاريخي دليل جالب توجه ديگري وجود دارد، اما درمورد عمركوتاه بذرهاي ركالسيترانت: يكي از عوامل مؤثر، استقرار فراوان گياهان جوان اين گونه‌ها بوده است كه براي كشت در هند غربي از تاهيتي آورده‌شد كه مقداري از آب مورد نياز ملوانان كشتي را فراهم مي‌كرد.
تقريباً بدون استثنا، اين گونه زراعي در كشاورزي بذرهاي ارتدوكس توليد مي‌كند. اين اعتقاد گونه‌هاي زراعي مشرك مورد استفاده در سراسر جهان به دليل سودمندي و نيازشان اهلي شده اند و در واقع اين كه بذرهاي آن‌ها تامدت زيادي مي‌توانند ذخيره و نگاهداري شوند نيز تاحد زيادي اهلي شدن اي گياهان را تسهيل كرده‌است. اين نشانويژگي‌ها نه‌تنها براي نگاهداري ذخاير گياهي از فصلي به فصل ديگر، بلكه به دليل حفظ كيفيت دانه‌ها به عنوان مواد غذايي و خوراكي مي‌تواند با اهميت باشد. ازاين گذشته، بيش‌ترين گياهان زراعي اهلي كه درسطح جهاني كشت مي‌شوند، منشأ معتدله دارند، كه بذرهاي گونه‌هاي توليدكننده غيرارتدوكسي در آن نواحي زراعت نمي‌شوند. به استثناي Zizania palustris، برنج وحشي آمريكاي شمالي كه مورد بهري‌برداري قرار مي‌گيرد و ازگونه‌هاي آبي بوده و توليد بذرهاي مشخص ركالسيترانتي مي‌نمايد ( Probert and Brierley, 1989; Probert and Longley, 1989; Vertucci et Al., 1995 ). در شرايط طبيعي، اگرچه بذرهاي گنمه اي نوع برنج در داخل ريخته مي‌شوند، در طول زمستان نمي‌توانند خشك شوند. با اين وصف، نگاهداري بلند مدت بذرهاي غوطه ور در در دماي پايين، كه به طور ذاتي خواب ‌شكني اسراتيفيكاسيوني دارند و قدرت انتخابي ندارند. درنتيجه بهبود روش نگاهداري اين بذرها يا محورهاي جنيني برانگيخته آن‌ها در Zizania spp تاكنون موضوع تحقيقاتي قابل توجهي بوده‌است. اين تحقيقات جنبه‌هاي گوناگون پاسخ به ازدست دادن آب كه به طور فيزيولوژيكي، فراساختاري و زيست‌شيميايي كشف كرده‌است، به دما در طي خشك شدن، با اثرهاي زيانبار افزايش آن در دماي پايين وابسته است. بيش‌ترين مطالعات Zizania spp توسط وردوسي و همكاران ( 1995 ) انجام شده‌است كه گزارش دادند، اگرچه "رطوبت بحراني" براي آسيب خشكي تحت شرايط خشك شدن معيني با حالت نموي و دمايي متفاوت همه به ارزش فعال آب ( aw ) برابر با 0.9 تعريف مي‌شود. اين نويسندگان در ارائه مدل ارتباطي ارزش فعاليت آب با محتويات آب و دما، پيشنهاد كردند كه شرايط ذخيره بهينه بذرهاي گندمه Zizania spp ، ازجمعيت‌هاي مختلف و حفاظت طولاني مدت آن در دماي منهاي 20  درجه سانتي‌گراد امكان‌پذير مي‌باشد. توچل و والتر ( 2000 ) شرايط خشك كردن بهينه را براي جنين Zizania palustris به كاربرده و در نگاهداري سرمايي آن‌ها موفقيت‌هايي كسب نموده‌اند.
گندمه‌هاي زيزانيا، احتمالاً براي كشت در وهله اول به دليل ركودشان و زيستگاه آبي آن‌ها و ركودهاي بذرهاي ركالسيترانت مانند Wasabia japonica تابعيت كشت آن‌ها به مكان‌هاي اوليه شان تثبيت شده‌است. هرچند به دور از مناطق معتدله، با درمانسي كم به نظر مي‌رسد، همانند ركالسيترانتي باشد. بعضي از گونه‌هاي سبزيجات غير محلي در نواحي گرمسيري، بذرهاي ركالسيترانت توليد مي‌كنند. يكي ازمثال‌هاي ان گياه Telfairia occidentalis ، يكي از سبزيجات بومي نواحي گرمسيري آفريقا مي باشدكه يك جمعيت سبريجات برگي و ساقه‌اي پرطرفداري را فراهم مي‌كند ( Akoroda, 1986 ). اگرچه به عنوان دانه‌هاي خوراكي و منابع روغني، زماني كه خشك شود، خيلي كوتاه مي‌باشد، و به عنوان ذخاير كشت به زحمت قابل دسترسي است. كشت موفقيت‌آميز T. occidentalis و گونه‌هاي مولد بذرهاي مشابه آن، احتمالاً با تكيه بر روش‌هاي تكثير رويشي به سختي قابل اجرا خواهد بود و يا درصورتي كه بتوان روش آن را توسعه داد بايد از روش ذخيره سازي سرمايي جرم پلاسم فراهم مي‌شود.
اول اين‌كه، با توجه به مناطق گرمسيري يا معتدله، اين پديده ركالسيترانسي بذر ( يا درواقع، هردرجه‌اي از رفتار غير ارتدكسي ) يكي از خصوصيات گونه‌هاي درختي محسوب مي‌گردد. از آنجا كه توليد چنين بذرهايي در ايالت‌هاي كشت جنگلي يا باغباني درست تر از نواحي زراعي است، با اين حال، لازم به يادآوري استكه هزاران هزار گونه‌هاي با رفتار بذري ناشناخته‌ مي‌تواند به عنوان گياهان زراعي قابل كشت درآيند و به طور ارشمندي در دسترس عموم قرارگيرند.

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت سوم)

نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر

مترجم: فردوس عادلي مسبب

ضوابط برداشت و حمل‌ و نقل

          به اين دليل كه، بذرهاي ركالسيترانت آب جذب مي‌كنند و فعال سوخت‌ و سازي هستند، بايد در بهترين شرايط ممكن برداشت شوند تا در دوره ذخيره سازي به طور بهينه نگاهداري گردند، ولي اگر فوراً كشت شوند، جوانه‌دار خواهند شد. مگر در مواردي كه چنين بذرهايي در ميوه‌هاي گوشتي يا نفوذ ناپذير محصورشده باشند، سريع‌تر آب خودرا ازدست داده و ريزش مي‌كنند. اين ويژگي عمل برداشت روزانه را در سراسر فصل زراعي ضروري مي‌سازد. حتي هنگامي‌كه آب بذر فوري ازدست نرفته‌باشد، وضعيت فيزيولوژيكي آن‌هاممكن است تغيير كرده باشد. سرعت كم‌تر يا بيس‌تر اين تغييرات به نوع گون‌ها بستگي داشته، درنتيجه از توسعه مداوم يا ثوق به جوانه‌زني كه به نوبت در حساسيت كمي رطوبت در آن‌ها تأثير مي‌گذارد ( Farrant et al., 1986 ) و اين مورد نيز در طبقه‌بندي بذرها به عنوان حدواسط تلقي مي‌شود ( Ellis and Hong, 1991 ). علاوه بر آن، در جمع آوري محصولات ميوه‌اي و يا بذري از روه زمين مشكل مهمي وجود دارد، زيرا آن‌ها در معرض ميكروارگانيسم‌هاي خاك قرار مي‌گيرند و از اين گذشته هريك از آن‌ها پس از ريزش گم مي‌شوند. براي مثال، در مورد بذر بلوط، آلودگي با پاتوژن مهاجم قارج به  Sclerotinia pseudotuberosa ( Ciboria batschiana ) در اثر تماس با خاك به وجود مي‌آيد ( Kehr and Schroeder, 1996 ). با اين دلايل، بهتراست، ميوه‌ها يا دانه‌ها به طور مستقيم از روي گياه برداشت شوند. اين عمل خالي از مشكلات ديگر نيست. زيرا بذرهاي ركالسيترانت و ساير بذرهاي ارتدوكس رسيدگي خشك را تحمل نمي‌كنند و نشانه‌هايي در مورد رسيدگي بذرهاي آن‌ها وجود دارد. معيارهاي ظاهري مانند رنگ ميوه يا براي مثال، در گياه Avicennia marina  ساختار دمگل آن سست بوده و به سهولت از شاخه جدا مي‌شود. اين خصوصيات تقريبي از شاخص‌هاي تعريف رسيدگي بذري مي‌باشند. تغيير پذيري  درون فصلي در خواص بذرها بر مشكلات پيش‌گويي عمليات پس از برداشتشان افزوده‌است. برداشت مستقيم بذر از روي گياه مولد آن راه انتخاب را باز مي‌گذارد، به طوري‌كه اين عمل بيش‌تر مشكلات جدّي ناشي از آبزدايي بذر، زيادشدن حساسيت به خشكي بذر، و آلودگي بيش‌تر آن را منتفي مي‌سازد.

به دلايل حمل و نقل صحيح بذرها  به محل تأسيسات مركزي، ضروريست بدانيم كه آيا بذرها به يك انبار انتقال يابند يا به يك آزمايشگاه. نوع احتياط‌هاي ضروري، وسيله و زمان انتقال بذرهاي غير ارتدوكسي را تعيين مي‌كند. اگر ماده بذري در يك فاصله كوتاهي به سرعت انتقال مي‌يابد، كافي‌است آن‌ها را در داخل كيسه‌ها پلاستيكي قرارداده و يا داخل ظرف‌هايي گذاشته تا آب از دست ندهند. اما هنگامي كه فواصل بين جمع‌آوري و تحويل بذرها طولاني باشد، اقدام احتياطي بيش‌تري نياز دارد. هنگامي كه بهترين شكل انتقال بذرهاي درون ميوه‌ها باشد، محموله حجم و وزن بيش‌تري را اشغال خواهد كرد. اگرحمل بذرها با ميوه امكان‌پذير نباشد، لازم است بذرها را پيش از بسته بندي با قارچ‌كش گندردايي كرد، تا گسترش قارچ‌ها در شرايط رطوبت بالاي داخل ظرف‌هاي حمل و نقل كه ناشي از، ازدست دادن رطوبت بذرهاست، جلوگيري به عمل آيد. اگرچه در سطح كاربردي قارچ‌كش‌ها براي محدود كردن فعاليت ميسليوم‌ها در زير پوسته بذر كارايي ندارند، ممكن‌است ضدعفوني بذرها با قارچ‌كش‌هاي سيستميك ضروري به نظر رسد ( اطلاعات منتشر نشده ما ). بديهي‌است، اثر بخشي چنين قارچ‌كش‌هايي در محدود كردن گسترش قارچ‌هاي خاصي‌است. مطابق آزمايش‌هاي پيشين كه نشان مي‌دهند، آن‌ها به بذر آسيب وارد نمي‌كنند، بايستي براي ضدعفوني استفاده گردند. به اين ترتيب اثرهاي پيوستگي قارچ‌ با بذر حذف مي‌شود و يا حداقل به دودليل به كمينه خود مي‌رسد: اول، اين‌كه به دليل آشكارشدن تخريب بذرها در اثر تجزيه قارچي و توليد توكسين‌ها. دوم، اين‌كه از تنفس قارچ‌ها آب سوخت و سازي توليد مي‌شود. بناباين، حتي اگر قارچ‌ها خودشان غير بيماريز و خوش‌خيم هم باشند، بذر با يك منبع آب اضافي مواجه خواهند گرديد و به فعاليت سوخت و سازي خواهند پرداخت. برعكس ممكن است باعث ظهور زود هنگام ريشچه شوند، توليد نشاء حاصل براي ذخاير انباري و حفظ ذخاير گياهي سودمند نخواهد گرديد.

اين حقيقت كه انواع بذرهاي ركالسيترانتيا غير ارتدوكس‌هاي ديگر فعال فتوسنتزي هستند و براي حمل و نقل به ظروف بسته نياز دارند تا از دست دادن آب آن‌ها به حداقل برسد و كم‌تر در معرض اكسيدشدن هواي انبار قرار گيرند ( Smith, 1995 ). براي مقابله با اين، به طور متناوب لازم است در ظرف‌ها باز شده و بذرهاي اطراف دهانه‌ را اندكي مخلوط نمايند. به عنوان يك آلترناتيو در ظروف بسته، نقل و مكان  بذرهاي ركالسيترانت به طوري كه توسط كيوكو و آلبرشت و اونكوسكي ( 1993 ) توصيف گرديد، ممكن است در محيط مرطوب به اجرادرآيد. اين نويسندگان از به كارگيري خاك‌اره، زغالسنگ، ورميكوليت يا شن براي تهيه محيط مناسبي براي ذخيره حالت مرطوب چنين بذرهايي در كشور كنيا همت گماشتند. استفاده از بسته‌بندي در محيط مرطوب براي حمل و نقل بذرها باعث افزايش بيش‌تر حجم و وزن محموله مي‌گردد. با اين حال، به راحتي سالم ماندن بذر را يك هدف در هنگام حمل و نقل تحت بهترين شرايط ممكن از نظر حفظ ويگوريتي و زنده ماندن با به حداقل رساندن آلودگي آن‌ها تضمين كرد. اگرچه روش‌هاي سخت‌تري مانند كاهش دماي بذرهاي ركالسيترانت را در زمان حمل و نقل مي‌توان به كارگرفت، اما به دليل اين كه چنين بذرهايي حساس به سرما هستند، ميزان آسيب پذيريشان را به اندازه كافي كم نمي‌كند. در شورتي كه حمل و نقل بذرهاي ركالسيترانت در مسافت‌هاي طولاني در مدنظر باشد- جا‌ يي كه بذرها در داخل ميوه‌ها باشند يا نباشند- بايد كارآمد ترين روش را به كاربرد و لازم است عامل زمان به حداقل رسانده شود. بنابراين، حداقل براي كاربردهاي آزمايشي، محموله‌ها ازراه‌هاي هوايي ( با هواپيما ) ارسال مي‌شوند. تحت چنين شرايطي، اقدامات حفاظتي اضافي نيز ضروري است. اولين نياز، اطمينان از اين است‌كه، ميوه‌ها و دانه‌ها در شرايط دما و فشار كنترل شده‌اي در داخل هواپيما قرار مي‌گيرند، اغلب ازنظر حفاظت از موجودات زنده كم اهميت تلقي مي‌گردند. به دليل پرواز هواپيما و قرارگرفتن در ارتفاعات بالا، دما مي‌تواند آنقدر پايين بيايد تا اين‌‌كه به ويژه اگر طول پرواز چندين ساعت باشد، آسيب انجمادي رخ دهد. ثانياً، ضروري است كه بسته‌ها برچسب " مواد فاسد شدني " را نداشته باشند، تا ناچار به نگاهداري آن‌ها در شرايط سرما قرارگيرند به ويژه پيش از پرواز و بعد از رسيدن به مقصد. سوم اي‌كه موضوع قواعد بين‌المللي حاكم بر صادرات و قرنطينه بذر و گياه در صورتي‌كه مواد از يك كشور به كشور ديگري ارسال مي‌شوند رعايت شود. لازم است كه مستندات مناسبي در مورد مواد همراه محموله باشد، به طوري كه براي دريافت‌كننده كالا مجوز معتبري تنظيم مي‌شود كه بايستي شامل تاريخ دريافت ميده يا بذر و گواهي صادركننده باشد. اگرچه اين شرايط ازنظر تئوري ساده بهنظر مي‌رسد، امادر عمل با مشكلاتي مواجه مي‌گردد كه عبارت است از كاهش مواد ارشمندي در نگاهداري نامناسب يا تأخير زياد آن‌ها. ما به ارزش استفاده از خدمات بين‌المللي كشورها براي به حداقل رساندن موفقيت‌اميز خسارت پي برده ايم و در غير اين‌صورت مي‌تواند با ضايعاتي همراه باشد.

در برخي موارد، به ويژه زماني كه دانه‌ها كوتاه عمر هستند و يا كارهاي جمع‌آوري آن‌ها طولاني است و حمل و نقل آن‌ها سخت مي‌باشد، روش‌هاي جمع‌آوري آزمايشگاهي را مي‌توان به كاربرد ( Pence, 1996; Engelmannm 1997 ). انگلمن (1997 ) روش جمع‌آوري آزمايشگاهي مزرعه را براي نارگيل و كاكائو با عمل استخراج محورهاي جنيني ( در يك سر آندوسپرم اين گونه‌ها )كشف كرد، پس از استريل كردن سطحي آن‌ها با هيپوكلريت كلسيم يا سفيدكننده تجارتي، و قطع كردن جنين در زير هود استريل، و در محيط غذايي مصنوعي نيمه جامد كشت داد. به دنبال اين كار، انگلمن، انتقال قطعات آندوسپرم را به آزمايشگاه پيش از اين‌كه جنين قطع شود را تأييد كرد و بازدهي اين جمع‌آوري آزمايشگاهي مزرعه درصورت اقدامات احتياطي مناسبي به كار گرفته شود، پيشنهادكرد. در چنين مواردي آيا اين مواد گياهي بايستي انبار شوند يا نه، براي جوانه‌زني و رشد اوليه، همان‌طور كه در ادامه توضيح داده مي‌شود، لازم است در شرايط آزمايشگاهي قرار گيرد. بايد توضيح داد كه روش‌هاي جمع‌آوري مشابه مزرعه‌اي براي مواد تكثيري رويشي مي‌تواند خيلي سودمند محسوب گردد

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت پنجم)

نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر

مترجم: فردوس عادلي مسبب

دوره‌هاي انباري كوتاه تا متوسط

          براي موفقيت در هرنظام انبارداري بايستي اطمينان حاصل شود كه بذرها از عيب و نقص حفظ شوند ( يا حداقل سلامت را داشته باشند )، ويگور و زنده‌ماني آن‌ها عملا براي يك دوره زماني مفيد نگاه‌داشته مي‌شوند، به اين معني كه از زمان برداشت تا زمان كشت سالم بمانند. در اين شرايط، ذخيره سازي بذرهاي ركالسيترانت در كوتاه مدت تا متوسط مدت همراه با مشكلات فراواني است. آزمون داده‌هايي كه توسط كينگ و رابرتز (1980) جمع‌آوري شد، نشان داد كه در حدود دودهه پيش بذرهاي ركالسيترانت انبارشده به حالت مرطوب براي حفظ زنده‌ماني در طول زماني از روزها تا هفته‌ها براي انواع گرمسيري و ماه‌ها تا حداكثر 2.5 سال در گونه‌هاي معتدله با دماي پايين يك پارامتر مهمي به ويژه بزاي دومي گزارش شده است. با تعدادي استثنا براي آن‌گونه‌هايي كه زمان آن‌ها بالا نبود يادداشت شد- و يقيناً از مقررات سخت گيرانه تجارت بين‌المللي بذر رضايت نداشت. ازاين گذشته، گزارش‌هاي مربوط به ويگور بذرهاي زنده مانده، اندك بود. بذرهاي گياه Q. robur در داده‌هاي جمع‌آوري شده توسط كينگ و رابرت(1980) در زمره انواع بذرهاي ركالسيترانت زنده ماندن طولاني مدت در نواحي معتدله گزارش گرديد.  هر‌آن‌چه، تجربه ما نشان مي‌دهد( مشاهدات چاپ نشده) كه بذرهاي گياه Q. robur از منابع سالم پس از اين‌كه آن‌ها چندين ماه ذخيره شدند، با اين كه هنوز زنده‌ بودند اما به شدت ضعيف شده و تا اندازه‌اي آلودگي قارچي داشتند.

          به طوري‌كلي، اخيراً پيش‌رفت‌هايي در انبارداري طولاني مدت بذرهاي ركالسيترانت تحقق يافته‌است و اعلام شده‌است كه نه تنها كيفيت اوليه بهترشده، بلكه دستكاري كردن پيش از انبارداري نيز تأثير برجسته‌اي در موفقيت انبارداري كوتاه مدت تا متوسط مدت خواهند داشت. با محتويات آب‌بافتي بالايي به صورتي‌كه پيش از اين بيان‌شد، انبار مي‌شوند. اين عمل براي هر واريته‌اي راه‌هاي مختلفي دارد. موسسه تحقيقات جنگل كنيا ( KEFK  ) در استفاده از محيط‌هاي بسته‌بندي مرطوب ( به همان صورت انقال بذر ) با اشاره به شن و ماسه كه به دليل خلل و فرج آن حداقل تأثير را دارد، بسيار مورد تأكيد قرار گرفته‌است ( Khiki, Albrecht, Uncovsky, 1993 ). براي بذرها از دو برابر حجم از زغال سنگ نارس، خاك اره، ورميكوليت يا شن استفاده شده و آب مقطر يا بدون آن مرطوب مي‌گردد. بنابراين، آلودگي به ميكروارگانيسم‌ها به حداقل خود مي‌رسد، و دماي انبار تا اندازه‌اي پايين نگاهداشته مي‌شود تا از سرما آسيب نبيند. به هرحال، با اين طرزعمل نسبتا قابل قبول مشكلاتي وجود دارد، ازجمله ضروري نگاهداري با هوادهي بذرها در اثر مخلوط‌كردن منظم آن‌ها، كه ممكن است موجب آسيب مكانيكي شده و ورود ميكروارگانيسم‌ها را افزايش دهد. علاوه براين، مرطوب‌سازي متناوب محيط‌هاي بسته‌بندي يا مقدار آب دقيقاً كنترل‌شده، ضروري به‌نظر مي‌رسد. ازطرف ديگر، با محتويات آب بذر سرعت فرآيندهاي جوانه‌زني، فزوني مي‌يابد. دراي راستا بهاتاچاريا، رحمان و باسود ( 1994 ) براي ذخيره‌سازي بذرهاي چاي Camellia cinensis پيشنهاد‌كردند تا از شن مرطوب با پلي‌اتيلن گلايكول ( PEG ) براي حفظ پتانسيل آب در -0.5 MPa همراه با استفاده از 0.5 درصد تركيب قارچ‌كش كلرور مركوريك استفاده‌شود.

          ظروف ذخيره‌سازي كه در كنيا به كارگرفته شده از كوزه‌هاي شيشه‌اي تا پلاستيكي متفاوت بود كه مي‌توان نوع لاستيكي با درب محكم آن  و يا پاكت‌هاي پلي اتيلني هم باشند ( Kioko, Albrecht and Uncosky, 1993 ). نويسندگاني بذرهاي غير ارتدوكس طيف گونه‌هاي متحمل به سرما را براي حفظ قوه‌ناميه‌شان تا مدت يك‌سال در دماي 4-1 درجه‌سانتي‌گراد در محيط انباري مرطوب گزارش كردند. ساير محققان به كارگيري مشابهي را براي دوره ذخيره‌سازي كوتاه مدت و ميان مدت بذرهاي ركالسيترانت را پيشنهاد كردند. براي مثال، بذرهاي كيفيت بالاي گياه Inga uruguensis مستقيماً درخت برداشت شد و هنگامي‌كه در محيط ورميكوليت سرد ذخيره گرديد، قوه ناميه خودرا تا 80 روز حفظ‌كرد، اما زماني‌كه در دماي محيط انبارشد، پس از مدت 30 – 20 روز جوانه دار شد ( Barbedo and Cicero, 2000 ). اين نويسندگان گزارش كردند كه با وارد كردن اسيد آبسزيك ( ABA ) در محيط مرطوب انبار، ظرفيت ذخيره‌سازي به ويژه در بذرهاي نارس را مي‌توان بهبود بخشيد. اين موفقيت كاربرد ABA را در توسعه ذخيره‌سازي طولاني مدت بذرهاي ركالسيترانت فراگيرشده‌است، به‌طوري كه نه‌تنها به وضعيت رسيدگي بذر بلكه به حالتي نيز بستگي دارد كه آيا بذرهاي گونه‌هاي اختصاصي به اين تنظيم كننده‌هاي رشد پاسخ مي‌دهند يا خير. در مورد ركالسيترانتي بالاي بذرهاي حساس به سرماي ( براساس مشاهدات چاپ نشده ما ) گياه Avicennia marina   با واردكردن ABA هم‌راه با ژل به محل جذبي پريكارپ در بهبود طول عمر ذخيره‌سازي در مقايسه با ژل تنها، اثر سودمندي نداشته است ( Pmmenter, Motete and Berjak, 1997 ).

          نويسندگان ديگري نيز، در بهبود طول عمر ذخاير بذري ركالسيترانت يا به عبارت ديگر غير ارتدوكسي موفقيت‌هاي برجسته‌اي كسب كردند و حتي بذرهايي كه حساس به سرما هستند را گزارش كرده‌اند. كومار، توماس و پوشپان گادان ( 1996 ) در مورد گياه بذر گياه Aporusa lindleyana نوشتند كه اين بذرها در مدت چند روز قوه زيستي خودرا از دست مي‌دهند. در شرايط خشك شدن آهسته پس از ذخيره‌سازي در بطري‌هاي پلي كربنات فاقد هوا در دماي ثابت 30 درجه سانتي‌گراد يا در دامنه دمايي 30 – 20  سانتي‌گراد توانستند قوه حياتي خود را تا 90 روز حفظ نمايند، هرچند كه طول زماني صرف‌شده براي جوانه‌ دارشدن با اشاره به كاهش قابل توجهي از قدرت جوانه‌زني بذر، افزايش يافت. با اين حال، مشاهدات كومار، توماس، و پوسپانگادان ( 1996 ) نشان مي‌دهد كه بذرهاي A. lindleyana براي ذخيره‌سازي ( انبار داري ) بايستي داراي كيفيت بالايي در بدو امرباشد

          دستيابي به يك دوره ذخيره‌سازي مفيد براي آبدهي، بذرهاي ركالسيترانت ( انبار مرطوب يا آبدار ) درحد بحراني به كيفيت بذرها در زمان برداشت با توجه به وضعيت آلودگي آن بسنگي دارد. در شرايط كيفيتي بذر، بذرهاي كيفيت پايين  Trichilia dregeana هنگامي كه به طور مرطوب انبار مي‌شوندقوه ناميه آن را در دماي 16 درجه سانتي‌گراد به مدت سه هفته از 100 درصد به نزديك 20 درصد كاهش مي‌دهد ( Drew, Pammenter and Berjak, 2000 ). در مقابل، بذرهاي ضد عفوني شده كيفيت بالاي گونه‌هاي مشابهي به مدت بيش از 8 ماه توانايي زيستي خود را حفظ كردند ( مشاهدات منتشر نشده ما ). در آزمايشگاه ما، كه در آن بذرها براي مقاصد آزمايشي آن در ظرف‌هاي با درب محكم نگاهداري مي‌شوند. ظروف تميز پيش از استفاده باهيپوكريت سديم رقيق ضدعفوني شده و سپس تا ارفاع 20 – 10 ميلي‌متر آب مقطر در داخل آن مي‌ريزند.  فتيله ‌اي از كاغذ صافي ضدعفوني شده دولايه‌اي تا قسمت پايين ظروف كشيده شده تا فضاي داخل ظروف را اشباع از بخار آب نگاهدارد. اندازه اين ظروف برحسب تعداد دانه و ابعاد آن طوري انتخاب شده‌است كه آب در پايين ظرف و بذرها در بالاي آن به صورت يك لايه‌اي قرار مي‌گيرند. خود اين بذرها پيش از اين كه ذخيره گردند به طور سطحي ضدعفوني مي‌شوند و در بين دولايه كاغذ صافي خشك قرار داده مي‌شوند و معمولا از يك قارچ‌كش برپايه بنوميل براي اين ضدعفوني استفاده مي‌شود. مطالعات جديد ما ( انتشار نيافته ) نشان داده است كه انجام يك پيش ذخيره‌سازي اضافي مقادير زياد بذرهاي گونه‌هاي متعددي كه نگاهداري مي‌شوند به وسيله يك قارچ‌كش سيستميك به نام " Cocktail "  بايستي تيمار شوند. به عنوان يك آلترناتيو به كارگيري ظروف جايگزين مشابه پيش تيمار بذرهاي برخي از گونه‌ها تشخيص داده‌شد تا از پاكت‌هاي پلي اتيلني استفاده گردد.

           اين عمل كارآيي بيش‌تري را در استفاده از فضاي ذخيره بذر به‌جاي نگاهداري در ظروف، صرفه جويي مي‌شود. دماي انبار در آزمايشگاه ما 2±16 براي بذرهاي مشكوك به حساسيت سرمايي اين دما دما در نظر گرفته‌شده‌است. اسميت ( 1995 ) به طور شگفت انگيزي براي اتياط در مقابل شرايط غير اكسيدي اجازه داد ساختمان انبار ساخته‌شود، ما باذخيره دانه‌هاي پر رطوبت در پاكت‌هاي پلي‌اتيلني به جاي فضاي محدود‌ شده هوايي به ندرت با مشكل جدي مواجه بوده‌ايم.

          اقدامات احتياطي اتخاذ شده براي انباركردن بذرهاي مرطوب ركالسيترانت، امكان حفظ قدرت رويشي و حفظ قوه ناميه براي مدت زمان طولاني ( كه به‌طور وسيعي به گونه‌ها بستگي دارد ) نه‌تنها به صورت بحراني به كيفيت اوليه بذر مربوط است، بلكه با حذف – يا حداقل به كمينه رساندن – فلور قارچ ارتباط دارد. دركارهاي اوليه بذرهاي Avicenia marina اشاره شد كه آن‌ها به طور فزاينده‌اي آب ازدست داده، آن هنگامي‌كه در محيط مرطوب فرارمي‌گيرند هرچه بيش‌تر آب جذب مي‌كنند ( Berjak, Dini and Pammenter, 1984 ). ما پس از مدتي مطالعه متوجه شديم كه اين بزرگي جنين نبود كه جذب آب را موجب مي‌شد، بلكه قشر ضخيم آغشته به ميسليوم‌هاي قارچ باعث شد كه پس از خشك شدن، ويژگي‌هاي آب‌گريزي در در آن ايجاد شود كه به طور پنهاني در پريكارپ سكني گزيند. اگرچه پوشش ژلي هيچ‌گونه مزيتي سوخت و سازي براي بذر فراهم نمي‌كند، ولي در مقايسه با شرايط بدون پوشش( پريكارپ جدا مي‌شود و پوشش نمي‌دهد ) اثر ژل براي تيمار متوقف ‌سازي قارچ چهره خود را ظاهر مي‌سازد. پوشش ژلي اثر سودمندي بر روي طول عمر بذرهاي ركالسيترانت برخي‌گونه‌ها دارد، در حالي كه هميشه مبهم وسوأل برانگيز بوده‌است، احتمالاً به دليل بيرون كشيده مواد خام بذر دراثر آماده‌سازي آن بوده است و با خواص آن تاسازگارشده‌است. باوجود اين، مطالعات فعلي ما اثر ضدقارچي بودن ژل تازه تهيه شده آلژينات را بر روي بذر نشان داده‌است، و حداقل در بذرهاي A. marna ، Artocarpus integer و  Trichilia dregeama براي بهبود طول عمر ذخاير بذري مرطوب به كار برده مي‌شود.

          كار برروي بذرهاي A. marna با استفاده از قارچ‌كش‌پاشي آن‌ها پس از جداكردن پريكارپ و گندزدايي سطحي و به طور متناوب در طول ذخيره‌سازي به روشني نشان داده است، زماني كه اثر فلور قارچي در اين راه محدود است، دوام زيستي بذرهاي آبدار به طور معني‌داري تداوم مي‌بابد (Calitru et al., 2000 ). همراه با اين، مشاهداتي وجود داشت كه تجمع زير سلولي حفظ شده، درحالي كه تغييرات تخريبي فراساختاري بافت با حضور ساختارهاي قارچي در سطوح لپه‌ها و محور بذرها همراه شد كه پساز گندزدايي سطحي تلقيح شده بودند. در نتيجه اين مشاهدات و براساس اين كه همه بذرهاي ركالسيترانت از نظر سوخت و سازي فعال هستند و در بسياري از گونه‌هايي‌كه توليد نشاء مي‌كنند، مي‌تواند برسي شود. در حال حاضر، فعاليت بر روي ارزيابي قارچ‌كش سيستيميك كوكتل ( Cocktel ) براي استفاده در پيش تيمار ذخيره‌سازي بذرهاي مرطوب ركالسيترانت ادامه دارد. اين نتايج انتشار نيافته براي برخي از گونه‌هايي كه طول عمر ذخيره‌سازيشان مي‌تواند به طور معني‌داري توسعه يابد، نشان داده مي‌شود. به هرحال كاملاًنادرست خواهد بود، اگر تصور كنيم كه حذف اثر قارچ‌‌هاي همراه بذر منجر به طول ذخيره سازي نامحدود بذرهاي ركالسيترانت و ساير تكثيرشونده‌هاي غير ارتدوكسي شود. تيمارهاي ضدقارچي به طور قابل ملاحظه‌اي دوره‌هاي مؤثر ذخيره‌سازي كوتاه مدت تا ميان مدت را امكان‌پذير مي‌سازد، اما در نهايت سوخت و ساز جوانه‌‌زني با وجود آب اضافي ممكن است به تعويق بيفتد ( Pmmenter et al., 1994 ). شواهد حاك از اين است كه نتايج تنش آبي به توليد انواع اكسيژن فعال تخريب كننده مي‌باشد كه به سرعت باعث تجزيه و فساد مي‌گردد و در ذخاير آبي مرگ بذرها را در پي خواهد داشت ( Hendry et al., 1992 ).

          بديهي است، اگر سرعت سوخت و سازي را با پايين آوردن دماي انبار بتوان در يك حد كمينه‌اي نگاهداشت، تازمان بهتري مرحله جوانه‌زني در آب اضافي نيز بتواند به تعويق بيفتد. اين اساس ذخيره‌سازي دماي پايين است كه بذرهاي ركالسيترانت گونه‌هاي گياهي منفرد آن‌را تحمل خواهند كرد. براي مثال سوزكا و تيل كوسكي ( 1980 ) افزايش قابل ملاحظه‌اي طول عمر انباري بذرهاي Quercus robur را در نزديك صفر درجه‌سانتي‌گراد گزارش نمود و پريچارد و همكاران توسعه معني‌دار طول عمر بذرهاي Araucaria hunsteinii در انبار، درجايي كه دماي آن به اندازه كافي پايين است تا مانع ظهور ريشه‌چه گردد. با اينحال، براي جلوگيري از ظهور ريشه‌چه به ويژه در برخي ازگونه‌هاي گرمسيري دما به اندازه كافي پايين آورده شد، به عنوان مثال، كاكائو Theobroma cacao ، Nephelium lappaceum ، Hopea spp و غيره ( King and Poberts, 1980 ). در مورد بذرهاي Hevea brasillensis به روشني نشان داده شده است. نورماه و چين ( 1991 ) دريافتند كه پايين‌ترين ميزان زوال بذر در دماي 27 درجه‌سانتي‌گراد و وسيع‌ترين آن در دماي 10 درجه‌سانتي‌گراد مي‌باشد. يكي ديگر از روش‌هايي‌كه به صورت دوره‌اي براي طولاني‌كردن عمر ذخيره‌سازي بذرهاي ركالسيترانت پيشنهاد شده، عبارت بود از پايين آوردن محتويات رطوبت در حدي كه بتواند تكثير ميكرو ارگانيسم‌ها را محدود سازد و سوخت و ساز را تا جايي مسدود سازد كه جوانه‌زني وقوع نيابد ( Hong and Ellis, 1996 )، به اين عمل ذخيره سازي زيرآبي مي‌گويند. محتويات آب محورها و بافت‌هاي ذخيره بذرهاي ركالسيترانت ريزش‌كننده به هم به دليل داخلي و هم خارجي به طوري كه پيش از اين شرح داده‌شده است، احتمالاً با وضعيت فيزيولوژيكي دانه در همان زمان همبستگي داشته‌است. اگر طول عمر بهبود يافته انباري براي بذرهاي گونه‌هاي خاصي ازنظر محتويات رطوبتي مشاهده مي‌شود تا حدودي كم‌تر مي‌توان انتظار داشت، كه اين به صورت تابعي از تركيب وضعيت فيزيولوژيكي و رطوبت زمان برداشت بدون رسيدن به پايين‌ترين سطح آن باشد.

          با اين‌حال، كينگ و روبرت ( 1980 ) گزارش كردند، اگرچه انبارهاي زيرآبي براي بذرهاي يك واريته ركالسيترانت واقعي و سايرگونه‌هاي غير ارتدوكس مورد استفاده‌قرار گرفته‌است، به نظر نمي‌رسد حتي در كوتاه مدت هم تأثر داشته‌باشد. گذشته ازاين، مشاهدات نشان داده‌اند كه جزئي بذرهاي گونه‌هاي گرمسيري ( King and Roberts, 1982 ) و برحسب منشأ معتدله‌شان، پيامدهاي معكوسي خواهند داشت ( Tompsett and Pritchard,1993 ). درو، پامنتر و برجاك ( 2000 ) با مطالغه T. dregeana نشان ‌دادند كه براي بذرهاي چنين گونه‌هايي، پايين آوردن رطوبت تا كم‌تر از 15 درصد با سرعت خيلي بيش‌تر از بذر انبار شده با محتويات رطوبتي اصلي با روند زوال همرا شده‌است. علاوه براين، تكثير قارچي به طور قابل ملاحظه‌اي باعث ايجاد مشكل بزرگ‌تري در بذرهاي ذخيره شده در زيرآبي گياه T. dregeane مي‌شود. از نظر ما اثرهاي زيانبار ذخاير انباري زير آبي در شرايط فعلي اين است، زماني‌كه بذرهاي ركالسيترانت‌ها با رطوبت نامناسبي ذخيره مي‌گردند، و اگر رطوبت آن‌ها نسبتا بالا باشد، تا حد زيادي زيان‌هاي وابسته به سوخت و ساز را شديدتر مي‌كند ( Pammenter et al., 1998; Walters et al., 2001 ).

شكي نيست كه اگر بذرهاي باكيفيت خوب براي ذخيره‌سازي انتخاب شوند، و اگر اين بذرها را بتوان به روش مناسبي به منظور محدودكردن – يا حتي حذف – قارچ‌هاي داخلي همانند قارچ‌هايي كه در سطح بذر وجود دارند، تيماركرد، آنگاه انبار آبي در ظروف خيلي تميز و در پايين‌ترين دماي مناسب با حفظ قدرت جوانه‌زني مي‌توانند نگاهداري شوند و حفظ قوه ناميه آن‌ها در طولاني ترين زمان مفيد تضمين گردد. با اين‌حال، لازمه اين كار آنست كه بذرهاي انبارشده به طور دوره‌اي ( تناوب زماني ) كنترل شوند، تا اين كه هريك از علايم زوال مانند رشد قارچي يا جوانه زني مرئي ( به عنوان مثال، برآمدگي ريشه‌چه ) نشان داده‌شود. در مواجه با هريك از نشانه‌هاي تكثير قارچي، لازم است بذرهاي باقي‌مانده را دوباره تيمار كرد. به هرحال، اهميت پيشنهاد انبار آبي فقط براي حفظ ذخاير كستي بذرهاي ركالسيترانت محاسبه شده است.

كم رشدي گياهچه به عنوان ابزاري در ذخيره سازي

با اين كه به طور سنتي ذخيره‌سازي رشد آهسته براي كشت مواد گياهي، شامل پينه‌هاي جنين‌زا، نوك شاخه‌ها و غيره درآزمايشگاه و محيط‌هاي كوچك به اجرا در مي‌آيد ( Engelmann, 1997 )، امكان نگاهداري گياهچه‌ها تحت محدوديت رشدي، به منظور برطرف كردن مشكلات ناشي از ذخيره‌سازي كوتاه مدت تا ميان مدت بذرهاي ركالسيترانت يا ساير بذرهاي ارتدوكس فراهم شده‌است ( Chin, 1996 ). چين زنده‌ماندن گيهچه‌هاي Shorea sp را با نگاهداري در دماي 16 درجه‌سانتي‌گراد و رطوبت نسبي 70 درصد، فتوپريود 8 ساعت به مدت 9 ماه گزارش كرد، درحالي كه گياهچه‌هاي  Calamus sp تامدت دوسالمي‌تواند نگاهداري شود. مطابق پيشنهاد چين ( 1996 )، رشد آهسته گياهچه در شرايط موجود در جنگل‌ها، جايي كه در رشد گياهچه محدوديت نوري دارد.

چند توصیه برای حفظ و ارتقاء امنیت وبلاگ

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت ششم)
نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر
مترجم: فردوس عادلي مسبب

ذخيره‌سازي سرمايي
 ذخيره‌سازي مرطوب بذرهاي رسيده سالم براساس انتخاب كوتاه مدت براي اطمينان از حفظ ذخاير ژنتيكي گونه‌هاي توليد كننده بذرهاي ركالسيترانت يا ساير بذرهاي غير ارتدوكس، روش‌هاي ديگري را بايستي به كاربست. ازنقطه نظر كنوني ما، به‌نظر مي‌رسد كه ذخيره در سرما تنها انتخاب است. اين روش مستلزم ذخيره كردن مواد در دماهاي بين 80- تا 196- درجه سانتي‌گراد با استفاده از فعاليت‌هاي انجماد فوق عميق در نيتروژن مايع مي‌باشد. دراين صورت، براي انبار سرد آبي، مواد فعال سوخت و سازي در آسيب‌هاي كشنده مشاهده مي‌شود كه دستورزي هم پيش از مرحله ذخيره‌سازي و هم پس از آن ضروري به نظر مي‌رسد.
 واضح‌ است كه بذرسالم، از بهترين ذخاير ژني براي انبار سرمايي انتخاب خواهد شد، به طور تئوري پس از آب شدن مواد مذاب آن پس از عمل ذخيره‌ كردن قابل كشت و رويش باشد. با اين حال، يخ‌ زدن بذرهاي با محتويات آبي زياد ويژه شرايط برداشت ريزش تازه غير ممكن است، به طوري كه سرمادهي آهسته به وسيله تشكيل يخ كشنده همراه خواهد شد. به علاوه، اكثريت عظيمي از بذرهاي ركالسيترانت نمي‌توانند با سرعت كافي تا حفظ زيستي آن‌ها خشك شوند. زيرا براي حفاظت از تشكيل يخ بلوري در سرما لازم است آب آن‌ها به اندازه كافي كم شود. حتي اگر اين كار امكان پذير باشد، عموما آن‌ها براي سرمادهي موفقيت آميز ( انجماد ) خيلي بزرگ هستند. ذخيره‌سازي سرمايي بذرهاي سالم در گونه‌هاي مجزّا انجام شده‌ است. به طوركه تكثير آن‌ها به اندازه كافي و با به كارگيري اين روش تكنولوژي به سرعت كافي خشك مي‌گردند. اين مورد براي Azadirchta indica ، گونه‌اي‌كه رفتار پس از برداشت بذر آن ارتدوكس تا حد واسط و تا ركالسيترانت متفاوت است، شايد به عنوان تبعيت از منشأ باشد ( Berjak and Dumet, 1996 ).
 بذرهاي indica A. پيش از اين نشان داده شد كه حساس به سرما دهي باشد و براي ظاهر شدن رفتار غير ارتدوكسي آن ( تمايل به ركالسيترانتي ) ( Berjak et al., 1995 ) هنگامي كه در يك لايه ژل سيليكاي فعال حفاظت مي‌شد، پس از يك تا دوروز قادر شد تا رطوبت خيلي پايين خشك شوندerjak and Dumet 1996 ). پيش از خشك شدن با جداكردن اگروكارپ و مزوكارپ براي حفظ پوشش‌ها با ازدست دادن آهسته آب در حد مهلكي همراه گرديد. پس از سرمادهي با سرعت با سرعت متوسط در لوله‌ سرمايي در داخل نيتروژن مايع غوطه ور گرديد، 70 تا 75 درصد پوشش محافظ بذرها هنگامي كه پس از 4 تا 5 ماه ذخيره شدن دراين محيط سرمازا، نمونه‌برداري گرديدند، توانايي زيستي خود را حفظ كرده بودند ( Berjak and Dumet, 1996 ). همه بذرهاي Wasabia japonica نيز كه از سرما نگاهداري در نيتروژن مايع پس از ازدست دادن سريع آب تا حد رطوبت پايين جان سالم به در برده بودند ( Potts and Lumpkin, 2000 ) و نويسندگان به طور مشابه، دريافتند كه كاهش آهسته آب زيانبار است. هوگوشي ( 1993 ) بذرهاي سرما نگاهداري شده چاي Camellia sinesis پس از كاهش آب تا رطوبت پايين و برقرار كردن تعادل با خواباندن آن در شن داراي رطوبت پايين، پس از خارج كردن از نيتروژن مايع جوانه‌زني مناسبي داشت.در مطالعاتي كه انجام گرديد بذرهايي‌كه تا رطوبت gg-1 16/0 در Azadirachta indica،  gg-1 17/0 در Wasabia japonica و gg-1 16/0 در چاي Camellia sinensis  پس از خشك شدن زنده ماندند. همانطور كه به وسيله وسلي – اسميت و همكاران ( 1992 ) نشان داده‌شده است كه در چنين رطوبت پاييني كه نمونه‌ها نسبت به سرمادهي آهسته در نيتروژن مايع بذرهاي انتخابي تنها مطالعه اندكي، زنده ماندن بذر هارا تأييد كرده است. اين پيش فرض كه بافت‌هاي بذرهاي غير ارتدوكس گونه هاي منفرد چنين ازدست‌دادن آبي شديدي در دماي محيط ( يعني پيش از ورود به نيتروژن مايع ) حتي براي دوره‌هاي خيلي كوتاه هم قوه جوانه‌زني خودرا حفظ مي‌كند. قابل توجه اين‌كه دوتا از اين گونه‌ها، W. japonica و چاي C. sinensis داراي منشأ گرمسيري است به طوري كه مشاهده مي‌شود، عموماً با منشأ معتدله وابسته به توانايي بذرها و اندام‌هاي بذرهاي پايدار ( حتي به طور موقت ) هستند.
 با اين حال، اين عموميت بدون استثنا نيست. كيوكو و همكاران ( 1999) بذرهاي گونه‌هاي گرمسيري Warburgia salutaris با سرعت تسبي حدود gg-1 1/0 آب اردست دادند. دراين مطالعه، 30 درصد بذرهاي زنده انبار سرد پس از سرمادهي آهسته نسبي در نيتروژن مايع، و آزمايش‌هاي متعاقب آن ( انتشارنيافته )، نمونه‌هاي بذري سالم از 65 درصد بذرهاي انبار سرد گونه‌هاي وابسته به W. ugandensis  توليد شده است. ازدست دادن آهسته آب مستقل از ميرايي بذرهاي Warburiga spp مي‌باشد، در نتيجه با ارائه مثال‌هاي اضافي ارزش عملي خشك‌كني سريع در ثابت‌ماندن توانايي جوانه‌زني بذرهاي غير ارتدوكسي به محتويات پايين آب بوده‌است. دوم جوانه‌زني در رطوبت پايين بذرهاي Waburgia spp ، تنها آب انتقالي است، و اين بذرها، اگر در دماي محيطي يا در انبار سرد قرار داده شوند ( مشاهده‌هاي انتشار نيافته ) ازبين خواهند رفت. بذرهايي كه به سرعت خشك مي‌شوند، قوه‌ناميه خودرا حفظ كرده و مواد بادوامي را براي ذخيره‌سازي سرمايي فراهم مي‌كنند. بذرها در مطالعات پيشين داراي دو نشانويژگي مشتركي بودند: 1) بذرهاي ركالسيترانت درحالتي كه سريعا خشك شوند، خشكي را تا رطوبت كشندگي مي‌توانند تحمل كنند. 2) بذرها با اندازه‌هاي نسبتا كوچكي هستند. بذرهاي بزرگ – معياري براي بيش‌تر گونه‌هاي ركالسيترانت – به علت درشتي نمي‌توانند سريع و به سادگي آب اردست بدهند. راه حل فراهم كردن يك فرم مناسبي براي ذخاير ژنتيكي نگاهداري سرمايي درشت‌ترين گونه‌هاي بذري، قطع محورهاي جنيني است ( همانطور كه در ابتدا توسط نورماه، چين و هور گفته شد، 1986 ) كه به وسيله فرآيند خشك كن تشعشعي باسرعت خيلي زياد مي‌توانند خشك شوند ( Berjak et al., 1990 ). محورهاي جنيني تخم براي حفاظت از تنوع ژنتيكي در بذرهاي سالم مزاياي مشابهي دارند، اما استفاده از آن‌ها شامل روش‌كارهاي متعددي است كه همه آن‌ها مي‌توانند در رسيدن به هدف نهاييتوليد عادي، بنيه گياهي مشكلاتي را ايجاد نمايند. درحالي‌كه محورهاي جنيني مي‌توانند در بيش‌تر موارد به وسيله آزمايش‌هاي دقيقي – فعلا در يك گونه – برپايه‌هاي خاصي فايق گردند. قطع محورهاي جنيني، آن‌ها را از مواد غذايي اندوخته حياتي براي ادامه نموشان، با تحميل نياز جوانه‌زني در شرايط آزمايشگاهي بر روي محيط غذايي مصنوعي با يك منبع كربن ساكارزي و عوامل ديگر، محروم مي‌سازد. لازم است كه شرايط مناسب آزمايشگاهي اولين مرحله اجراي پروتكل نگاهداري سرمايي براي محورهاي هريك از گونه‌هاي گياهي انجام شود. به دليل فصل كوتاه باردهي و اين واقعيت كه بذرها به طور مؤثري نمي‌توانند ذخيره گردند. اكثراً پيش از اين‌كه هر ويژگي كه بتواند تحقق يابد، فصل باردهي آن تمام مي‌شود. مشكا اصلي جوانه‌زني محورهاي جنيني قطع شده در آزمايشگاه تجمع ميكروارگانيسم‌ها ( معمولاً قارج‌ها ) است كه بايد كاملاً حذف شوند و گرنه به سرعت تكثير مي‌شوند. درحالي‌كه رشد آهسته ريزنمونه‌ها هنوز درحال سر برآوردن از قطعات و ساير مواد اصلي ذخاير سرمايي مي‌باشند.
 قارچ‌ها يك مشكل بزرگي‌ را صرف نظر از منشأ ريزنمونه‌ها كشت بافت ايجاد مي‌كنند. بنابراين، خارج كردن آن‌ها – و در صورت نياز با به كاربردن آنتي بيوتيك‌ها براي حذف هريك از باكتري‌ها _ يك ضرورت اوليه كار با محورهاي جنيني محسوب مي‌گردد. به طور مشابهي براي توليد براي توليد جنين سوماتيكي يا كشت انتهاي شاخه‌ها، كه ذخاير ژنتيكي را براي استفاده در نگاهداري سرمايي مورد استفاده قرار مي‌دهند. هنگامي كه محورهاي تخم به عنوان ريزنمونه استفاده مي‌شود، لازم است كه پس از قطع‌كردن از بذر، سطح آن ضدعفوني گردد. همانطور كه ضدعفوني كردن سطح ريزنمونه‌ها، ميكرو ارگانيسم‌ها را نابود مي‌كند، توانايي آسيب رساني به محورهاي قطع شده را نيز به دنبال دارد. بنابراين، براي به حداقل رساندن چنين آسيب رسانيي به محورهاي اكثر گونه‌هاي گياهي با غوطه ورساختن آن‌ها در محلول هيپوكلريت سديم شامل چند قطره ماده خيس كننده‌اي مانند Tween 20 به مدت 15 10 دقيقه مي‌توان ضدعفوني كرد ( Dumet, Berjak and Engelmann, 1997 ). نويسندگان مواردي را در باره هيپوكريت سديم ( يا كلسيم ) بازنگري كرده‌اند كه پيش از استفاده از اين ماده ضدعفوني‌كننده مي‌توان اتانول يا محلول 0.1 درصد كلرور جيوه را در برخي از نمونه‌هاي جداشده ( مانند، Wburgia spp ، مشاهده‌هاي انتشار نيافته )، تمام سطح استريل شده زيان مي‌بينند، كه از محورها به عنوان ريزنمونه‌هاي كشت ممانعت مي‌كنند. در اين موارد، به جز نمونه‌هاي جداشده‌اي كه كليه بذرها مي‌توانند حفاظت سرمايي شوند ( براي مثال، Wburgia spp)، به‌كاربدن متناوب ريزنمونه‌ها براي محورهاي تخم، به ويژه جنين‌هاي سوماتيكي يا انتهاي شاخه‌ها، عموماً مورد نياز هستند. علاوه برايجاد مشكل توسط آلودگي قارچي بذر كه ممكن است از نوع داخلي باشد كه دراين موارد، ضدعفوني سطحي به تنهايي مؤثر نخواهد بود. درحال حاضر ما در حال آزميش محلول‌هاي قارچ‌‌كش‌هاي نفوذي هستيم، با توجه به اين كه بذرهاي ركالسيترانت، بايستي مرطوب باشند و در بسياري موارد تاحد نشاءها بايستي رطوبت داشته‌باشند و اين آب را بدون آين كه متعاقب آن تخريب گردند بايستي در خود ذخيره سازند.
 محتويات آب محورهاي قطع شده از بذرهاي تازه عموماً بدون كشندگي در اثر تشكيل بلور‌هاي يخ در طول مرحله سرد كردن، براي نگاهداري درسرما خيلي زياد است. اين است كه حداقل تا حدودي به دليل مرطوب بودن بافتي، سرد كردن با سرعت كم و در نتيجه مدت زمان طولاني‌تر عبور محورها ازراه دامنه دمايي كه به تبلورسازي يخ كمك مي‌كند، است ( Wesley – Smith, Walters et al., 2001 ). بنابراين، محورها نيازمند ازدست دادن آب با سرعت در حد ممكن براي اين كه محتويات آبي كه دارند موجب آسيب آن‌ها نگردد ولي بدون آسيب منجمد گردند. اين عمل براي اولين بار با قرار دادن محورها در هود استريل لامينار جريان هوا مورد استفاده قرار گرفت.
 به طور كلي، از دست دادن سريع‌تر و مؤثر تر آب با استفاده از خشك كردن تشعشعي ( Berjak et al., 1990 )با استفاده از يك دستگاه نسبتا ساده كه يك جريان هوا را از پايين به حركت در مي‌آورد و رطوبت محورهاي جنيني را كم مي‌كند. هوا از راه منفذها در داخل درپوش ظرف كم حجم وارد نمونه‌ها مي‌شود. پس از آن، ابزارهاي خشك‌كن فلاش با استفاده از يك بادبزن كوچك تقويت شده و وارد سيميكاژل فعال مي‌گردد (Wesley – Smith, Pammenter,2001 ). خشك‌كن فلاش در مدت چند دقيقه تا دوساعت محتويات آبي كه سرعت سردكردن را تسهيل خواهد كرد، فعال نمايد. وسلي – اسميت و همكاران (Wesley – Smith, Walters et al., 1992; Wesley – Smith, Pammenter,2001 ) با مشاهده‌هايي براي چاي Camellia sinensis و Aesculus hippocastanum نشان دادند كه محورهاي جنيني با سرعت بيش‌تري سرد شوند، داراي رطوبت بالاتراز آن هستند كه بتوانند به طور موفقيت آميزي منجمد گردند، و براي محورهاي بذري بلوط Quercus robur نتايج مشابهي حاصل كرده‌ اند ( Berjak et al., 1999 ). اين موفقيت در انجماد سريع به صورت حداقل رساندن زمان لازم براي محورها در يك دامنه‌ي دمايي كه متبلورشدن يخ در در طي سرمادهي در دماي سرمازايي توضيح داده مي‌شود. مفهوم عمومي رسيدن اين به وسيله شروع سريع محورهاي بدون پوشش ( گردن محورها ) به داخل نيتروژن مايع ( 210 – درجه‌سانتي‌گراد ) است، اگرچه سرمادهي محورهاي پوشش‌دار با سرعت‌هاي كم‌تر به عنوان يك عمل موفقيت آميز تري براي كائوچو Hevea brasilinensi ( Normah, Chin and Hor, 1986 )، Cocos nucifera ( Assy-Bah and Engelman, 199) با اين‌حال، سرمادهي خيلي سريع براي اغلب محورها بهترين روش كار محسوب مي‌گردد، ولي شايد براي همه گونه‌ها صحيح نباشد ( J. Wesley – Smith ، كاركنان ارتباطي ). براي فرفيون Euphorbia Longman، حفاظت سرمايي محورها پيش از قرار دادن در محيط سرمازا يك عمل پيش سرمايي در دماي 18 –  درجه سانتي‌گراد گزارش شده است ( Fu, Xia and Tang, 1993 ). به طور كلي، اگرچه، سرمادهي آهسته تنها هنگامي موفقيت‌آميز خواهد بود كه ويسكوزيته درون سلولي پيش از ازدست دادن آب تا پايين‌ترين رطوبت بذر ، افزايش يافته‌باشد. اين محتويات آب كم نيز موجب آسيب خشك‌شدن Sensu strico خواهدشد ( Pammenter et al., 1998, Walters et al., 2001 ) و يا استقرار اين محورها به طور مخاطره انگيزي به نقطه‌ اي كه اين رخ مي‌دهد، نزديك است. بررسي كردن دستورزي‌هاي مختلف اين محورهاي تخم قطع شده تابع مدت زمان پروتكل حفاظت استفاده از تنش اضافي – حتي اگر به آن آسيب وارد نكند – معادل مستعد ساختن بافت‌ها دربرابر آسيب بيش‌تر در طي مراحل بعدي اين روش‌كار خواهد بود ( Berjak et al.,  1999 ). بنابراين، لازم است بين حداقل ميزان ازدست دادن آب با سرعت سرمادهي تند مورد نياز تارسيدن به حالت انجماد محورهاي قطع شده موازنه‌ اي برقرار باشد( درحال براساس گونه‌هاي اختصاصي ). تاكنون، در استفاده از مواد حفاظت كننده سرمايي كه عموما اسموزي هستند كه بتوانند يا نتوانند به درون بافت نفوذ كنند اشاره‌ اي نشده است، ولي با اثر كاهش‌دهندگي محتويات آب همراه بوده است. تجربه ما اين بوده است كه استفاده از آن‌ها، اگرچه، در جنين‌هاي سوماتيك مؤثر است، به نظر مي‌رسد كه محورهاي تخم با خطر جدي مواجه گردد ( مشاهده‌هاي انتشار نيافته ).
 حفاظت سرمايي در داخل نيتروژن مايع با دماي 196 -  درجه سانتي‌گراد داراي توازن ذخيره‌سازي جرم پلاسم‌هاي معيني را دارد، اگرچه، به همان صورتي كه درهر شرايط انبارداري اتفاق مي‌افتد، عوامل خارجي موجد توليد راديكال‌هاي آزاد نمي توانند منتفي شوند. با اين حال، در مداي نيترژن مايع، سوخت و ساز به طور موقت متوقف است، به طوري‌كه ممكن است با واكنش‌هاي زيانباري همراه گردد، و در داخل محفظه‌هاي سرمايي، بايستي اثرهاي عوامل خارجي به حداقل ممكن برسند. اين عمل زماني اتفاق مي‌افتد كه جرم پلاسم انبار سرمايي از مواد سرمازا بازيابي شده باشد كه توان آن براي پذيرش آسيب‌هاي مجدد حكم يك آمادگي را دارد.
 مدت زمان زيادي از شناخت جلوگيري آسيب گرم كردن سريع مجدد بافت‌هاي منجمد سپري شده‌ است ( به عنوان مثال، Sakai, Otsuka  and Yoshida, 1968 ). هنگامي كه بخشي از محورهاي آبدار از ذخاير سرمايي پس از عبور دادن از دامنه دمايي كه تبلورسازي ( كريستاليزه ) به همان مدت زمان سرد كردن، بايستي با سرعت ممكن انجام و بازيابي شود. بنابراين، بهتر است بلافاصله در دماي 40 درجه سانتي‌گراد قرار گيرد. محورهاي برهنه معمولا در همين دما در آب مقطر فرو برده مي‌شوند، درحالي كه ويال‌هاي سرمايي حادي محورها فوراً به داخل حمام آب غوطه ور مي‌گردند. اگرچه، در مورد نياز به گرم كردن سريع ( دوب كردم ) ترديدي وجود ندارد، اما ما به عريان بودن نمونه توجه داريم، اين كه محورهاي داراي آب اندك به داخل آب مقطر تا حد امكان آسيب جذب آب داشته باشد و يا مواد حل شده به مقدار قابل توجهي به داخل آن نشد نمايد، كه تا حدي از خشك شدن بافت جلوگيري به عمل آورد. با اين حال، خصوصيات محيط غذايي مايع مورد استفاده ( يعني، محيط رشد براي جوانه‌زني، منهاي ماده ژله‌ساز ) درحال مطالعه نهايي خود است ( مشاهده‌هاي انتشار نيافته ).
 كار با محورهاي تخم حفاظت شده سرمايي بلوط Quercus robur با غوطه ورسازي در آب مقطر گرم شدند، حاكي از بهبود خيلي زياد ريشه‌ها بود كه پاسخ به مدار ثقلي را نشان نداد، و فراساختاري شاخه‌ها پيشروي اختلالات نكروزي را نشان دادند ( Berjak et al.,  2000 ). هردو مورد غير عادي در اثر گرم كردن محورهاي جنيني در محلول محتوي يون‌هاي كلسيم و منيزيم محاسبه شده براي جاي‌گزيني اسكلت درون سلولي رفع شد. تجزيه نشان داد كه ساختار مريستم مريستم انتهاي شاخه‌هاي عادي و وظيفه آن و توسعه قوي حمايت كننده‌هاي آن‌ها در كلاهك انتهاي ريشه تاج ‌الملوك columella تشديد گرديد، در جايي كه ژئوسنسورها عدم وجود آن را پس از دوب كردن يخ ثبت كردند ( Berjak et al., 2000 ). پس استخراج آزمايشگاهي محورها، جوانه‌زني و مقاوم‌سازي، نشاءهاي قوي حاصل گرديدند. پس از يك فاصله زماني بازيابي در تاريكي براي موفقيت آميز محورها Zizaania palustris، توچل و والتر ( 2000 ) نشان دادند كه نور يك پارامتر مهم ديگري ممكن است به طور كلي مانع باز يابي ( بهبود ) محورهاي جنيني گردد.
 بايستي متوجه شد كه علم حفاظت سرمايي محورهاي تخمي هنوز در مراحل شكل‌گيري خود است، اما با كار پر زحمت آزمايشي گونه به گونه، اصول كلي آن به طور تدريجي و آرام درحال وقوع است. با اين حال هنوز بسياري از عوامل جلوگيرنده موفقيت گونه‌هاي منفرد وجود دارند كه در حال حاضر تا حد زيادي ناشناخته مانده‌اند. احتمالا اين عوامل تكنولوژيكي نيستند، بلكه در بذرهاي ركالسيترانت و ساير غيرارتدوكس‌ها- و در تنوع پذيري معني‌دار داخلي يا بيروني هريك از گونه‌ها وجود دارند.
 با اين حال، نمونه‌هايي از اين دانه‌ها وجود دارند كه محورهاي تخم به دليل اين كه خيلي بزرگند، براي حفاظت سرمايي نامناسبند ( Berjak and Engelma, 1997 ). در چنين مواردي ريز نمونه‌هاي جاي‌گزين نيازمند توسعه يا يكنواختي براي توانايي حفاظتي جرم‌پلاسم مي‌باشند. براي اين‌ كار دو راه عادي وجود دارد كه عبارتند ار: توسعه جنين‌هاي سوماتيكي و استفاده از جوانه انتهايي شاخه‌ها. هردو راه به طور قابل توجهي داراي صرف زماني مراحل آزمايشگاهي يا عمل دارند بررسي روش‌شناختي آن به طور كامل از محدوده اين فصل خارج است. براي خوانندگان علاقه مند، بازنگري جنين‌زايي سوماتيكي نوشته ايبراكي و كراتا ( 2001 ) مي‌تواند سودمند باشد، يا براي تكثير انتهاي شاخه‌ها ( در كشت‌هاي نوك مريستمي ) نوشته‌هاي جورج (2001/1993) نيز مناسب است.
 اين كه آيا منابع ژنتيكي گونه‌هاي توليد‌كننده بذرهاي ذاتاً غير قابل انباري به صورت انتهاي شاخه، محورهاي جنيني، محورهاي تخم، جنين‌هاي سوماتيكي يا پينه‌هاي ( Calluses) جنين‌زا قابل حفاظت سرمايي هستند يا خير، يك بحث عملي توزيع و تكثير پيشرفته توانمند رايجي است. مستقيم‌ترين راه براي تحقق اين امر مي‌تواند با وارد كردن ريز نمونه‌هاي انبار شده سرمايي در نيتروژن مايع، مخصوصا در داخل ظرف‌هاي منفذدار باشد. با اين حال، اين امر مستلزم دسترسي به دريافت نهايي همه امكانات لازم فعاليت‌هاي آزمايشگاهي و تخصص‌هاي ضروري براي بازيابي ريزنمونه‌ها از ذخاي سرمايشي، مذاب كردن آن‌ها بدون آسيب، و تكثير تكثير گياهچه‌هايي است كه بعدا نيازمند مقاوم‌سازيند. اين ضرورت‌ها به روشني و به ندرت قابل دسترسي هستند. از طرف ديگر، طيف محدودي از امكانات حمل و نقل كوچك، گياهان مقاوم شده، با مناسب بودن اندك، گياهچه‌هاي آزمايشگاهي، هريك در يك ظرف پلي‌اتيلن استريل و جود دارند. عملي‌ترين روشي كه مي‌توان به آن دست يافت، بايد توليد شوند، بذرهاي مصنوعي يا ساختگي هستند. بذرهاي مصنوعي معمولا به وسيله مواد پوشش دهنده تكثيري دانه‌هاي آلژينات توليد مي‌شوند كه يك نوع افزودني‌هايي را ممكن است داشته باشند. اين فناوري‌ها اكثرا براي تكثير جنين‌هاي سوماتيكي به كار مي‌روند ( Bajaj, 1995 a. b.). انتهاي شاخه‌ها به طور به طور موفقيت آميزي در دانه‌هاي آلژينات مي‌تواند محصور شده و متعاقب آن ذخيره شوند، ازجمله انتهاي شاخه‌هاي برخي از درختان جنگلي نواحي گرمسيري را مي‌توانبا اي روش ذخيره‌سازي و نگاهداري كرد(Maruyama et al., 1997)  . پيچيدگي‌هاي اين روش فناوري بذر مصنوعي به آساني قابل اجراست، براي مثال، پاتل و همكاران (2000) مواد گياهي را در يك محلول كربوكسي متيل سلولاز و كلسيم محصور كردند، كه يك مايعي در وسط دانه‌هاي آلژينات نگاهداري مي‌شود.
 اين قابل پيش‌بيني است كه براي توزيع جرم پلاسم گونه‌هاي توليد كننده بذرهاي ركالسيترانت، تكنولوژي مشابهي را مي‌توان به كار گرفت. اگر چه ذخاير سرمايي موجود محورهاي تخم يا جنين‌هاي سوماتي را محصور كردهباشد. اين امر مشكلات بازدهي سرمايي به صورت دانه‌هاي آلژينات لازم است و داراي حجم بزرگ‌تر از واحدهاي تكثيري مي باشد. از اين رو، پوشش دهي پس از ايمن سازي از ذخيره كردن سرمايي پيش بيني مي‌شود كه روش بهتري باشد. لازم است كه دانه‌هاي آلژينات در شرايط كاهش سوخت و سازي آهسته جوانه زني قرار داشته باشد. اگرچه، آلژينات پتاسيم خام را براي بذر Avicennia marina، (Motele et al., 1997) همه دانه‌هاي به دست آمده براي تأخير توسعه جنين‌هاي نوسلاز سوماتيكي ركالسيترانت Magnifera indica از تيمار مانيتول يا ABA نيز گزارش شده‌ است (Pliegi, Alfaro, 1996).
 اگرچه تحقيقات قابل ملاحظه‌اي لازم است تا محورهاي تخم، جنين‌هاي سوماتيكي، يا مريستم‌هاي انتهايي مولد به نظر مي‌رسدريال امكان داشته باشد كه بذرهاي مصنوعي كه مي‌توانند توليد شوند شامل محورهاي تخم، جنين‌هاي سوماتيكي يا مريستم‌هاي انتهايي گونه‌هاي توليد كننده بذرهاي ركالسيترانت مي‌باشند. چنين واحدهايي احتمالا بايد شامل قارچ‌كش‌هاي مناسب و آنتي‌بيوتيك‌هايي همانند منبع غذايي درحالت محورها يا جنين‌هاي سوماتيكي باشند تا حفظ توانايي جوانه‌زني در صورتي كه واحدهاي تكثيري در حخاك كشت گردند. بيش از حالت آزمايشگاهي توسعه يابند.
 اگرچه اين طرز تفكر در نتيجه‌گيري ناشي از انعكاس اين واقعيت است كه درصورت توليد چنين بذرهاي مصنوعي پوشش داده شده در مواد تكپيردهنده بازيابي شده از ذخاير سرمايي مي‌تواند واقعي مي‌تواند واقعي باشد، آنگاه روش‌هاي عملي حفاظت، توزيع، و مبادله بذرهاي ركالسيترانت – و غير ارتدوكس – جرم پلاسم به خوبي حاصل خواهد گرديد

بذرهاي ركالسيترانت (قسمت اول)

نويسنده: پاترسيا برجاك – نورمن و. پامنتر

نشانويژگي‌هاي بذر – شماي عمومي

مترجم: فردوس عادلي مسبب

بذرها گذشته‌از ذخيره و تأمين مواد غذايي از فصلي به فصل ديگر، به عنوان يك مجموعه‌اي فعّال و پايه‌اي نگهداري مي‌شوند و به منظور حفظ منابع ارزشمند ژنتيكي، تنوع زيستي گونه‌ها و دسترسي به منابع ژنتيكي آن‌ها به مدت طولاني انبارداري مي‌گردند. فراتراز اين، نگهداري‌آن‌ها در بانك‌هاي بذر و ژن، يا در انبارهاي تجارتي با اين تصور انجام مي‌شودكه بذرها داراي قابليت نگهداري در محل اوليه خود بوده و رتار بذرهاي ارتدكس را در خود نشان‌دهند (Roberts, 1973). اين امر به‌ مفهوم آنست، دوره‌اي كه ممكن است بذرها بدون افت كيفي ذخيره گردند و تحت شرايط دما و رطوبت معيني در مدت طولاني و در وضعيت محدودي نگهداري شوند، كاهش محتويات آب آن‌ها به طور لگاريتمي افزايش مي‌يابد (Ellis and Roberts,1980). بذرهاي ارتدكس داراي رطوبت پاييني هستند و يا مي‌توانند تا رطوبت پاييني خشك شوند، و متعاقب آن تا حصول صحيح تحمل خشكي در دوره‌هاي زماني نسبتاّ كوتاهي كامل‌گردند ( به عنوان مثال، Bewley and Black, 1994). اين ويژگي‌هاي تحمل خشكي و دوام بذرهاي ارتدكس خشك براساس وجود و مواجه شدن با مكانيسم‌هاي مناسبي و تشريح فرآيندهاي آن در خلال توسعه قرار دارد. با وجود اين، همه بذرها از نوع ارتدكس نيستند، يعني تعدادي از آن‌ها خواص تحمل به خشكي را به‌ طور كامل كسب نمي‌كنند. در واقع چنين پاسخي به ازدست دهيرطوبت بذرهاي رسيده بالغ گونه‌هاي متعددي ( براي مثال در  Avicennia marina ) نشان مي‌دهند كه مكانيسم‌ها و فرآيندهاي منجر به چنين تحمل ازدست رفتن بيش‌تر آب بافتي كاري عملي مي‌باشد. اين نوع بذرها به شدت ركالسيترانت هستند. اصطلاح ركالسيترانت اولين بار توسط رابرت ( Roberts ) در سال 1973 براي بذرهايي به‌كار رفت كه با رطوبت كم قابل نگهداري نبودند. با توجه به نوشته‌هاي چاين و رابرت ( 1980 )، فهرستي از چنين گونه‌هاي ايجاد كننده بذرهاي ركالسيترانت يا بذرهاي غير ارتدكس ( بذرهاي ارتدكس، بذرهايي هستند كه توانايي تحمل خشكي را دارند )، درطولاني مدت داراي يكنواختي هستند. مثال‌هايي درمورد گونه هاي توليدكننده بذرهاي ركالسيترانت كه در دو دهه گذشته گزارش شده اند، شامل ماچيلوس تونبرجي و ماچيلوس كوسانويي، آپروس لينديانا، گارسينيا گومي گوتا، ليت سي آكومي ناتا، Euterrpe edurly ، احتمالا بعضي از گونه‌هاي نخل ديم آفريقا و ماداگاسكار مانند Carapa guiagensis  و E.procera  (Danthu etal , 2000). چند نكته از اين فهرست مطرح مي باشد: اول، جنس و گونه مربوط به آن غيرمتداول است، دوم اين‌كه، از نظر منشا گرمسيري يا نيمه گرمسيري مشخص نشده‌اند و سوم اين‌كه، به طورصريح روشن نيست كه همه آن گونه‌ها درختي باشند. اين نكته‌ها، سه نتيجه زير را به ترتيب تاكيد دارد:

(1)  تقريبا همه اين جمع‌آوري اطلاعات به طور روزمره در مورد زيست‌شناسي و فيزيولوژي بذر، در اثر كشت و كار محصولات زراعي، علاوه بر تعداي گونه‌هاي چوبي بيش از 25000 گونه از گياهان دانه‌دار به ثبت رسيده است.

(2)   احتمالاً بسياري از گونه‌هاي گرمسيري و نيمه گرمسيري، بذرهاي غيرارتدكسي را توليد مي‌كنند.

(3)  به نظر مي‌رسد، اين بذرها، اغلب از گونه‌هاي درختي باشند ( Berjack and Pammenter, 2001 )، هرچند كه بذرهاي غير ارتدكسي توسط گونه‌هاي علفي توليد مي‌شوند، در زمره تيره نرگسيان از آن‌ها يادشده‌است.

رفتار بذر

برسي‌هاي تاكسونومي و تكامل بذر

         به‌ نظر مي‌رسد، همبستگي اندكي بين ركالسيترانسي بذر و وضع تاكسونومي آن وجود داشته باشد كه به عنوان يك پديده‌اي گسترش يافته اي در همه تيره‌ها صدق مي‌كند. بذرهاي ركالسيترانت به عنوان بذرهاي حساس به خشكي محسوب مي‌گردند. اگرچه تعدادي از تيره‌هاي دولپه‌اي نيز وجود دارند كه ظاهراً هيچ‌گونه‌اي از آن‌ها بذر ركالسيترانت توليد نمي‌كنند، اما در ساير موارد رواج يافته‌ است (Von Terchman and Van Wgk, 1994). ووان تچمن و وان ويك ( 1994 ) ركالسيترانسي همه 45 تيره دو لپه‌اي را با اصلاح بذرهاي درشت حاصل از تخمك‌هاي داراي بافت خورش ضخيم مورد بازنگري عميقي قراردادند كه نشان‌دهنده تكامل آندوسپرم آن‌ها بود. اين نويسندگان نيز توجه خود را در جهت زيستگاه گياهان چوبي و گرمسيري معطوف ‌ساخته‌اند كه خصوصيت وابستگي‌‌شان به نشانويژگي‌هاي بذر- تخمك مربوط مي‌باشد، و عموما به شكل وضعيت‌هاي قديمي درنظرگرفته مي‌شوند. با اين حال، از گونه‌هاي تيره‌هاي دولپه‌اي به نسبت توسعه‌يافته نيز مانند بعضي از تك‌لپه‌اي‌ها، بذرهاي ركالسيترانت توليد مي‌شوند. با توجه به اين نظريه احتمالا خصوصيات همزماني بذرها در تاريخ تكاملي دربردارنده تشابه، همگرايي، و ارتجاعي، در زماني كه شواهد موجود مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، ركاليترانس به‌عنوان شرايط بذري قديمي در نهاندانگان مورد مطالعه قرار مي‌گيرد (Van Terchman and Van Wgk , 1994; Pammenter and Berjak , 200).

         به نظر مي‌رسد كه توليد بذرهاي ركاليترانت (كه به عنوان يك صفت اجدادي يا برجاي‌مانده و يا برگشتي) در شرايط كنوني مورد حمايت قرارگرفته‌ باشد. به‌طوري‌كه براي كسب تحمل خشكي به عنوان مثال در نواحي گرمسيري مرطوب يا ساير مناطق، جايي كه استقرار نشاءها بدون ممانعت‌هاي فصلي فراهم است، اهميت انتخابي كمي وجود خواهد ‌داشت. با اين‌حال، بذرهاي ركاليترانت توسط تعدادي از گونه‌هاي گياهي در نواحي خشك توليد مي‌شوند. براي مثال Boscict senegulensis  از منطقه ساحليان (دانتو و همكاران،2000).(Butgyrospermum Paradoxum) Vitellaria Paradxcom  از بوركينافاسو (جامن، 1997) و احتمالا تعدادي از نخل‌هاي ديم (داويس و پرتيچارد، 1998)، اگرچه به‌طور شگفت‌انگيزي، از87 گونه آبزي تنها 6.9  درصد آن‌ها بدون ترديد به عنوان مولد بذرهاي داراي نشانه رفتار ذخيره‌سازي ركاليترانتي بودند (Hay et al. , 2000) . علاوه بر اين، چند گونه درختي نواحي معتدله نيز توليد بذرهاي ركاليترانت نمودند كه در برخي موارد، در طول زمستان مي‌توانند در شرايط خواب (دورمانت) باشند (براي مثال Aesculus hippocastanum, Pritchard, Tompsett, and Manger, 1996; Pritchard et al., 1999). اين مشاهدات تاكيد مي‌كند كه درك عميق‌تر رفتار بذر از نظر حساسيت به خشكي آن‌ها ضرورت دارد و ويژگي‌هاي زيست‌شناختي بذر بسياري از گونه‌ها در ميان خانواده‌هايشان به طور مفصل بايستي شناخته شود. اگرچه، بازنگري نوشته‌ها نشان مي‌دهد، تفاوت‌هاي آشكاري در ميزان تحمل آبزدايي بذرهاي ركاليترانت گونه‌هاي مختلف وجود‌ دارد، اما از نظر اجرايي مقايسه مستقيم آن‌ها  در شرايط غيرهماهنگ با مشكلاتي همراه خواهدبود. بااين‌حال، تفاوت‌هاي عمده‌اي در پاسخ بذرهاي گونه‌هاي مختلف نسبت به آبزدايي در شرايط يكسان احساس مي‌شود. در يك مورد مستند، شامل مقايسه‌‌ي Araucaria angustifolia  (يك گياه بازدانه)، Scadxus membranaceus  (گياه تك‌لپه‌اي)، و درخت انگور (دولپه‌اي)، Landolphia kirkii  (Farrant, Pammenter, and Berjak, 1989)، همه آن‌ها از نظر آبزدايي تحت شرايط يكسان در مقادير متفاوت آب در ميان‌گونه‌ها به‌طور شماتيكي حايز انهدام بين سلولي بودند. اين گزارش‌ها، بذرهاي كاملا غيرمربوط به تاكسا (taxa) را مقايسه‌ مي‌كرد، ولي يادداشت‌هاي ديگري براي گونه‌هاي جنس‌هاي مشابه، پاسخ‌هاي متفاوتي وجود داشت. براي مثال،در يك مقايسه پاسخ به خشكي بذر سالم بلوط، كونر و بونر (1996) دريافتند كه بذر بلوط Quercus alba به‌طور قابل‌توجهي از‌نظر خشكاندن حساسيت بيش‌تري نسبت به بلوط Q.nigra دارد. نورماه، راميا و گين تانگاه (1997) گزارش دادند كه تفاوت‌هاي قابل‌توجهي در زنده‌ماني بذرهاي دو گونه جنس  Baccauiea  با كم‌ترين محتويات آب در آن‌ها وجود دارد. همچنين در بذرگونه‌هاي يك جنس منفرد رفتارهاي خيلي متفاوتي مي‌تواند وجود‌ داشته‌ باشد. درمورد افرا به ويژه بذر افرا چناري Acer Pseudoplatanus آن‌طوركه بايد و شايد حساس به خشكي هست و بدون ترديد به‌عنوان بذر ركالسيترانت تلقي مي‌گردد، درصورتي‌كه، افرا نروژي A.Plataniodes داراي بذر ارتدكس است(Hong and Ellis, 1990). ما به دامنه وسيع شباهت‌هاي نشانويژگي‌هاي بذر از ارتدكس به ركالسيترانت در ميان گونه‌هاي بازدانه Podocarpus در آفريقاي جنوبي پي‌برده‌ايم(نتايج انتشارنيافته). هانگ و اليس (1995)  بذرهاي قهوه C.liberica را داراي رفتار پس از برداشت ركاليترانتي معرفي‌كردند، كه e.canephora (قهوه روبوستا) در زمره دسته‌بندي‌هاي متوسط اين گروه، بدواً براي e.arabicau توصيف شده بود (به عنوان مثال، حساسيت به‌ خشكي آن‌ها تا اندازه‌اي كم‌تر از بذرهاي ارتدوكس مي‌باشد، اما با از دست ‌دادن آب، حساسيت سرمايي را نشان مي‌دهد، اليس وهانگ،1990). به‌طور مشابه، ايرا و همكاران (1999) بذر e.liberica را به‌ عنوان داشتن تحمل به خشكي و گونه ديگري به نامe.racemosa با بيش‌ترين تحمل توضيح دادند. دوسرت و همكاران (2000)، در مطالعه‌اي بر روي بذر 9 گونه مختلف قهوه با منشا آفريقاي مركزي، اعلام‌كردند كه ميزان تفاوت حساسيت خشكاني آن‌ها مي‌تواند از ويژگي‌هاي اشكال سازگاري مربوط به متوسط تعداد ماه‌هاي خشك در هر زيستكاه ناشي شده باشد.

تغيير پذيري

تعريف ركالسيترانتي يا به طور كلي غيرارتدكسي به طور صحيح و دقيق كار خيلي مشكلي است، زيرا در بذرهاي گونه‌هاي مختلف رفتارهاي متفاوت برجسته‌اي وجود دارد. با اين‌حال، همه آن‌ها با محتويات آب خيلي زيادي بايستي درانبار ذخيره شوند و همه آن‌ها در انبارداريشان فعال سوخت و سازي هستند. گوناگوني‌هاي ذاتي بذرهاي گونه‌هاي مختلف – از نظر اندازه، ساختار، ماهيت پوسته / پريكارپ، و تركيب شيميايي- با باسخ‌هاي متفاوت در از دست‌رفتن آب آن‌ها عجين گرديده‌ است. براي بذرهاي هر يك از گونه‌هاي نهاندانه، اين تفاوت‌ها ممكن است بين محورها ولپه‌ها وجود داشته‌ باشد. در گياه بلوط "Quercus robur" محورها با حساسيت بيش‌تري نسبت به لپه‌ها تشخيص داده شده‌اند (Finch - Savageet et al., 1992)  و كاكائو  Theobroma cacao (Li and Sun, 1999)، محورها حساسيت بيش‌تري نسبت به لپه‌ها دارند، در حالي‌كه، در شاه‌بلوط caslanea sativa (Leprince, Buitink, and Hoekstra, 1999) برعكس آن ، حساسيت لپه‌ها از محورها بيشتر بود. نتايج انتشار نيافته‌ي ما نشان داده است كه بذرهاي ركالسيتيرانت طيفي از گونه‌هاي با محتويات آب زيادتر بافت‌هاي ذخيره‌اي در محورها قرار دارند، و پيت‌چارد و همكاران ( 1995 ) توزيع نامنظم آب درون بافت‌هاي جنين گياه بازدانه Araucaria hunsteii را گزارش كردند. ايرا، والترز و كالداس ( 1999 ) در بررسي بيوفيريكي قهوه دريافتند كه اگرچه محاسبه گرماي جذب براي همه بذرهاي ارتدكس مشابه بود، اما گرماي جذب در رطوبت نسبي (RH  ) يكسان براي حذف محور جنيني حدواسط محتويات بين ارتدكس و ركالسيترانت بوده ‌است. با اين‌حال، اين وضعيت خيلي پيچيده‌تر است، زيرا براي بذرهاي هريك از گونه‌ها، تغييرات بين فصلي و درون فصلي وجود دارد.

            تغييرات داخل فصلي بعدا بررسي خواهد شد، ولي درباره تغيير بين‌فصلي، ما فهميده‌ايم كه در بذرهاي بالغ كامليا (camellia sinensis)، محتويات آب محور جنيني از 3 ±2  تا 4/2±4/4 گرم بر گرم ماده خشك (g.g-1) در برداشت‌هاي سال‌هاي مختلف تغيير مي‌كند (Berjaket al., 1996). بسياري از بذرهاي ركالسيترانت، علايم قابل مشاهده‌اي در جوانه‌زني متناسب با  مقدار ذخاير آبي‌شان، نشان داده اند. با اين حال، بذرهاي يك نوع بلوطي(Q.robur) كه در يك سال خاصي جمع آوري گرديد(از درخت با والدين يكسان)، محتويات آبي كم تر از حد نرمال داشت و در انبار جوانه نزد(Finich – Savage et al., 1993; Finich – Savage, 1996 ). اختلاف بين فصلي به دنبال شكستن درمانسي به روش سرمادهي، در ظرفيت جوانه زني‌ در بذرهاي "Aesculus hippocastanum" گزارش شده است. اين اثر به اختلاف ميانگين دما در طول پرشدن دانه بستگي دارد(Pritchard et al.1999). تغييرپذيري بين فصلي نيز يكي از ويژگي‌هاي بذرهاي ركالسيترانت گونه هاي با منشا گرمسيري است. دل كارمن رودريگوز و همكاران ( 2000 ) در دو مورد گزارش اخير رابطه تاثير اتلاف آب برروي جوانه زني را با رويدادهاي فصلي گونه‌هاي جنگل‌هاي باراني نتوتروپيكي ( تازه گرمسيري ) در مكزيك و اختلاف زياد تنوع صفات در بذر گياه Euter edulis از فصلي به فصل ديگر نيز توضيح داده شده است.(

عرصه‌هاي رقابت علف‌هاي هرز با برنج

            نوع رقابت بين برنج و علف هرز براي رويش ذخاير، اولا به ماهيت علف هرز و تراكم آن بستگي دارد. علف هاي هرز چمني برسر آب و مواد غذايي معدني خاك با هم رقابت مي‌كنند. آن ها داراي سازگان ريشه‌هاي موئين فراوان هستند. دوماً رقابت براي دريافت نور دراين حالت اهميت دارد. به طور مشابه، اورياسلام در رقابت بر سر جذب مواد غذايي خيلي سر سخت است. ريشه هاي اورياسلام در منطقه غذايي سطح خاك غلبه يافته و مانع جريان مواد غذايي به ريشه گياه زراعي مي شود. علاوه براين، بعضي از گونه هاي اورياسلام مواد شيميايي ترشح مي‌كنند كه مانع رشد گياه زراعي مي‌شود. به علت دارا بودن برگ‌هاي نازك رقابت آن براي نور مردود است.

 علف هاي هرز پهن‌برگ، با ريشه‌هاي عميق، مواد غذايي لايه‌هاي زيرين خاك را جذب مي‌كند، ولي ريشه‌هاي برنج، سطحي بوده و قدرت رقابت پذيري بيش‌تري نسبت به علف‌هاي هرز برگ‌پهن دارد. علاوه‌براين، برگ پهن‌ها به دليل سطح برگ وسيع‌تر و ضخامت پهنك بيش‌تر سطح برنج را پوشش داده و بر روي آن سايه‌بان زده و مانع رسيدن نور كافي به برگ برنج مي‌شوند. در نتيجه، در سنتز تركيبات غذايي دانه برنج تأثير معكوسي برجاي مي‌گذارند.

رقابت C. difformis عمدتاً ازطريق كاهش شاخص سطح برگ ( LAI )، ارتفاع بوته، وزن خشك و توليد خوشه، به‌طور معني‌داري عملكرد برنج را در هردو روش نشاءكاري و كشت مستقيم ( بذرپاشي ) تحت تأثير قرار مي‌دهد. اين ميزان كاهش، نسبت مستقيمي با دوره رقابت داشت و ميزان آن در كشت مستقيم بذر بيش‌تر از نشاءكاري بود، به طوري‌كه شدت اثر رقابت C. difformis در مدت 30 روز دركشت مستقيم بذر حتي از رقابت 40 روزه آن در روش نشاءكاري بيش‌تربود. هم‌چنين حاصلخيزي و دماي بالاتر، افت عملكردي برنج را تشديد كرد. در 50 روز رقابت C. difformis در كشت مستقيم بذر و روش نشاءكاري به ترتيب 22% و 10% افت عملكرد دانه داشت. رقابت كامل اين علف‌هرز ( در كل فصل رشد ) ميزان عملكرد را در روش بذرپاشي مستقيم، 54% و در روش نشاءكاري 24% كاهش داد(5).

افزايش تعداد بوته سوروف از صفر تا 12 بوته در متر مربع، تدريجاً و به‌ طور معني‌داري ارتفاع، تعداد پنجه در كپه، شاخص سطح برگ و وزن خوشه را در برنج به روش نشاءكاري كاهش‌داد. توزيع يكنواخت سوروف به تعداد يك بوته بر متر مربع، عملكرد واريته Giza 76 مصري را حدود 11% كاهش داد. در مطالعه رقابت فضايي، كشت سوروف به صورت گروهي ( 4 بوته به فاصله 15 Cm ) حدود 31 – 29% عملكرد برنج را كاهش داد. عملكرد برنج در شرايطي كه فاصله آن از سوروف 0 – 20Cm و 25 – 50Cm بود، به ترتيب 18 و 19 درصد كاهش يافت. عملكرد  Giza 76 كه بين دو گروه سوروف با فواصل 20، 40، 60، 80، 100 سانتي‌متر قرارداشت به ترتيب 60%، 50%، 40%، 26%، 22% كاهش نشان داد.

تراكم علف‌هرز و زمان سبزشدن آن نسبت به محصول، دو عامل مهم و موثر در رقابت علف‌هرزمي‌باشند. هم‌چنين رقابت علف‌هاي‌‌هرز تحت تأثير فاصله رديف‌ها قرار داشت. شاخص سطح برگ Giza 177 با افزايش فاصله بين بوته‌هاي برنج به تدريج كاهش يافت ولي با افزايش تراكم سوروف با شدت بيش‌تر كاهشي را نشان داد. سوروف منتقل شده از خزانه، عملكرد برنج را بيش‌تر نقصان مي‌دهد. اثرات رقابت دو بوته سوروف منتقل شده از خزانه يا موجود در مزرعه در هر متر مربع تأثيري بر ارتفاع بوته برنج با فواصل متفاوت نداشت. با وجود اين، افزايش تراكم سوروف به تدريج ارتفاع برنج را كاهش داد. با اين حال، توليد خوشه و عملكرد دانه با افزايش جمعيت سوروف به تدريج كاهش يافت. سوروف‌هاي منتقل شده نسبت به سوروف‌هاي موجود در زمين اصلي، بر روي عملكرد برنج اثر كاهشي بيش‌تري داشتند. براي مثال، سوروف‌هاي موجود در زمين اصلي به ميزان دو بوته در متر مربع در مزرعه برنج، با فواصل بوته 20×10، 20×15، 20×20 و 20×25 سانتي‌متر به ترتيب 6، 6، 7 و 12 درصد كاهش عملكرد دانه را سبب گرديد. اما سوروف منتقل شده از خزانه در شرايط مشابه 9، 9، 14 و 17 درصد عملكرد را كم‌كرد. در كشت مستقيم بذر برنج وقتي‌كه سوروف 15 – 0 روز بعداز سبز شدن برنج، رويش يافت، توانايي رقابتي قو‌ي‌تري را نسبت به سوروف‌هاي دير‌تر رويش يافته نشان داد.

حداكثر كاهش شاخص سطح برگ و وزن خشك بوته‌هاي برنج ناشي از رقابت سوروف وقتي مشاهده شد كه سوروف 6 – 0 روز بعد از سبز شدن برنج ظاهرشد. حداكثر وزن خشك و شاخص سطح برگ بوته‌هاي برنج زماني مشاهده شد كه 6 و 4 بوته برنج با 4 و 6 بوته سوروف كه 18 روز پس از سبز شدن برنج ظاهر شده بودند، به رقابت پرداختند. رقابت تمام فصل 10 بوته سوروف در متر مربع در سيستم كشت مستقيم بذر برنج، در رقم برنج Sakha 101  عملكرد دانه را 43% پايين آورد‌، درحالي‌كه رقابت تمام فصل 10 بوته در متر مربع C. difformis و Ammania  به ترتيب موجب 13% و 7% كاهش عملكرد شدند. اين موضوع نشان‌دهنده اهميت افزايش قدرت رقابت كنندگي واريته‌هاي برنج در مقابل علف‌هاي هرز C₃ يعني C. difformis و spp  Ammania در استراتژي مديريت تلفيقي علف‌هاي هرز است. سبز شدن و توسعه سوروف زودتر از C. difformis انجام مي‌گيرد و C. difformis به اندازه كافي زودتر از  spp  Ammania سبز شده و رشد مي‌كند. اين موضوع تاحدي بالاتر بودن قدرت رقابت  C. difformis را نسبت به spp Ammania  توجيه مي‌كند.

اثر رقابتي تركيبي 3 علف‌هرز ( 5 بوته از هر كدام بر متر مربع ) در مقايسه با فقط 10 بوته سوروف در متر مربع، منجر به كاهش بيش‌تر عملكرد شد. اين موضوع نشان‌دهنده رقابت بين بوته‌اي سوروف‌ها با هم در تراكم بالا ( 10 بوته بر متر مربع ) مي‌باشد. اثرهاي تركيبي 5 بوته spp  Ammania بر متر مربع و سوروف 5 بوته بر متر مربع يا  C. difformis از اثر 10 بوته Ammania spp بر متر مربع بيش‌تر بود(5).

رقابت از راه اثرهاي بيوشيميايي

آللوپاتي (دگرآسيبي ) نتيجه اثرهاي بيوشيميايي متقابل بين گياهان است. آللوپاتي توسط مواد شيميايي سمي آزاد شده از گياهان به صورت تبخير، تصعيد، شستشو و ترشح از ريشه و يا در خلال تجزيه بقاياي گياهي در خاك به وجود مي‌آيد. مواد شيميايي آللوپاتيك فقط به طور موقت سبب بازدارندگي رشد گياه مي‌شود و تنوع گونه‌اي را بدون حذف گونه‌اي تنظيم مي‌كند. زيرا تركيباتي كه به طور طبيعي به وجود مي‌آيند، سريعاً به تركيبات غير سمي تجزيه و تبديل مي‌شوند. تركيبات آللوپاتيك به عنوان بازدارنده جوانه‌زني از طريق توقف هيدروليز ذخاير غذايي، تقسيم سلولي و چند عامل ديگر شناخته‌شده‌اند. ارقام برنج آللوپاتيك، مي‌توانند مكمل مهمي براي علف‌كش‌هادر كشت مستقيم بذر در برنج باشند(5ص346).

            به منظور شناسايي واريته‌هاي برنج داراي خصوصيات آللوپاتيك عليه E. crus-galli  و C. difforms ( حسن و همكاران، 1995 ) و Dinebra retroflexa ( حسن و همكاران، 1998 )، از 1993 تا 2001 حدود 4000 واريته برنج در مجموعه‌اي از آزمايش‌هاي مزرعه‌اي، گلخانه‌اي و آزمايشگاهي انتخاب و ارزيابي شدند. 53 واريته يا لاين برنج از كشورهاي مختلف نشان دادند كه حدود 90-20 درصد اثر كنترلي بر  E. crus-galliرا در مزارع بذرپاشي‌شده ( كشت مستقيم ) دارا هستند. به‌علاوه مخلوط‌كردن بقاياي اين واريته‌ها با خاك، ذخاير بذر  E. crus-galli را در خاك كاهش داد. هفت واريته علف‌هرز  C. difforms را 50 درصد يا بيش‌تر متوقف كردند. اين واريته‌هاي برنج كه اغلب از زيرگونه هندي و يا هندي- ژاپني بودند، خاصيت آللوپاتي خود را در مرحله 4 – 3 برگي نشان‌دادند. اين واريته‌ها توسعه ريشه و ظهور اولين يا دومين برگ هردو علف‌هرز اشاره شده در بالا را متوقف كردند. همچنين برخي واريته‌هاي برنج در خزانه و پس از نشاءكاري در مزرعه عليه E. crus-galli  فعاليت آللوپاتيك نشان‌دادند. اين قبيل واريته‌ها از نظر بيولوژيك، توقف فعال E. crus-galli به ميزان 95 – 75 درصد در خزانه و 85 – 73 درصد در مزرعه را نشان‌دادند. اين موضوع بيان‌گر اهميت انتخاب واريته‌هاي آللوپاتيك برنج كه مناسب كشت مستقيم و نشاء كاري مي‌باشد. سه واريته برنج را نيز 60 – 40 درصد D. retroflexa  كنترل كردند(5).

جدول 15 – فعاليت آللوپاتيك لاين‌ يا واريته‌هاي برنج در كنترل E. crus-galli در مزرعه (1998 – 1993 )

جدول 16 - فعاليت آللوپاتيك لاين‌هاي يا واريته‌هاي برنج در كنترل  C. difformis در مزرعه (1998 – 1993 )

يك نظريه‌اي بيان مي‌دارد، بوته‌هاي برنج مي‌توانند از نظر فعاليت آللوپاتيك به چهار كلاس طبقه‌بندي شوند:

1)      بوته‌هايي كه مواد شيميايي آللوپاتيك توليد نمي‌كنند و سازگان‌هاي ريشه‌اي منشعب ضعيفي دارند.

2)      بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد نمي‌كنند، اما داراي سازگان‌هاي ريشه‌اي افشان خوب توسعه‌يافته‌اي هستند.

3)    بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد مي‌كنند، اما داراي سازگان‌هاي ريشه‌اي منشعب، توسعه‌يافته بوده و داراي راه‌هاي كوچكي براي خروج مواد شيميايي آللوپاتيك هستند.

4)    بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد مي‌كنند و سازگان‌هاي ريشه‌اي توسعه‌يافته‌اي دارند كه به عنوان مكانيزم رها سازي قوي يا يك راه خروج بزرگ براي ترشح مواد آللوپاتيك به محيط عمل مي‌كنند(5ص351-347).

ماهيت شيميايي تركيبات آللوپاتيك

گياهان حاوي تركيبات متعددي مي‌باشند كه نقشي در مسيرهاي كاتابوليك يا زيست‌ساختي اصلي ندارند. اما در اثرهاي متقابل اكولوژيكي متعددي مانند: دفع علفخواران، حفاظت در برابر عوامل بيماريزا، آللوپاتي، جوانه زني بذر گياهان انگلي يا اثرات مقابل با عوامل گرده افشان، نقش دارند. به اين تركيبات متابوليت‌هاي ثانويه گفته مي‌شود كه از ريشه يا برگ‌هاي زنده يا از بقاياي درحال تجزيه گياه حاصل مي‌شوند، داراي اثرهاي منفي بوده و به گياهان مجاور آسيب وارد مي‌سازند. همچنين بعضي از تركيبات آزاد شده از مواد گياهي زنده يا مرده داراي اثرهاي مثبت هستند كه مي‌توان به اسيد فولويك و اسيد هيوميك آزاد شده از درخت صمغ رودخانه Eucalyptus camaldulensis مي‌توان اشاره كرد كه باعث تعديل سميت آلومينيوم در ذرت مي‌شود. تركيبات آللوپاتيك ممكن است به دليل نقششان در ايجاد كمپلكس با فلزات سنگين داراي اثرهايي مثبت باشند. مثال ديگر از اثر مثبت اين تركيبات در مورد گياهاني است كه اسيدهاي حل كننده فسقات‌هارا ترشح مي‌كنند كه باعث مي‌شود منابع فسفري كه به سختي در دسترس گياه قرار مي‌گيرند، حتي براي گياهان مجاور قابل استفاده و در دسترس شوند. توجه داشته باشيد كه به اين اثر‌هاي مثبت "آللوپاتي" اطلاق نمي‌شود.

 نحوه عمل تركيبات آللوپاتي مختلف تا حدود زيادي ناشناخته باقي‌مانده است. بسياري از تركيبات فنلي از جوانه‌زني بذر علف‌هاي چمني و علف‌ها ممانعت به عمل مي‌آورند و ممكن است بازدارنده جذب يون باشند. ترپنوييدهاي فرّار ممكن است بازدارنده تقسيم سلولي باشند(6ص413 – 414).

ساختار ترپن‌هاي دخيل در دگرآسيبي گياهي به شرح زيرند:

ساختار ترپن‌هاي دخيل در دگرآسيبي گياهي به شرح زيرند:

ساختار مواد دگر آسيب گياهي محلول در آب عبارتند از:

خصوصيات برنج وعلف‌هاي‌هرز آن

برنج زراعي گياهي است يك ساله و به صورت آبي، ديم و شناور در باتلاق‌هاي آب عميق كشت مي‌شود. از لحاظ رده‌بندي گياهي، به جنس Oryza ، تيره گندميان، راسته‌ي سبوس داران، رده‌ي تك لپه‌اي‌ها و شاخه‌ي نهاندانگان تعلق دارد. جنس Oryza شامل 22گونه است كه 2 گونه‌ي زراعي آن، Oryza sativa l. از گونه‌ي وحشي يك ساله‌ي O.nivara منشأ يافته و در آسيا و بسياري از نقاط جهان كشت مي‌شود steud O.glaberrima از گونه‌ي وحشي يك ساله‌ي O.breveligolata تكامل يافته و در جنوب آفريقا به ميزان محدودي مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرد. O.nivara  خود از گونه وحشي پاياي O.rufipogone و نيز O.breviligulata از گونه وحشي پاياي O.longistaminata حاصل گرديده است كه همه آن‌ها داراي 12 جفت كروموزمند. 8 گونه‌ي وحشي جنس Oryza داراي 24 جفت كروموزومند. O.sativa به مرور زمان در اثر تمايزيابي به دو زيرگونه هندي و ژاپني تكامل يافته است. در حالي كه در O.glaberrima چنين تنوعي مشاهده نشده است(8).

            گياه برنج در مناطقي از 53 درجه شمالي تا 40 درجه جنوبي و از زمين هاي هم‌سطح دريا تا ارتفاعات 3000 متري و از نواحي معتدله تا گرمسيري رشد مي‌كند. سابقه زراعت آن به 10000 سال پيش مي‌رسد و در اين مدت طولاني كولتيوارهاي بسياري از آن فراهم گرديده است و به ‌ويژه با توسعه و پيشرفت تحقيقات برنج و استفاده از دورگ‌گيري و فن‌آوري‌هاي جديدي مانند كشت بساك، كشت پروتوپلاست، انتقال ژن و DNA دايماً بر تعداد آنها افزوده مي‌شود(7).

گياه زراعي برنج با توليد 635.75 ميليون تن در مساحتي بالغ بر 154.3 ميليون هكتار بعد از گندم بيش‌ترين توليد جهاني را به خود اختصاص داده‌است. مهم‌ترين عامل مؤثر در بهره‌برداري اقتصادي برنج، كنترل علف‌هاي‌هرز آن مي‌باشد. وجود علف‌هاي‌هرز در زراعت برنج ميزان عملكرد آن‌را 44 تا 96 در صد كاهش مي‌دهد. اما باوجود جمع‌آوري 1800 گونه علف‌هاي‌هرز در مزارع برنج جهان، تنها 10 گونه آن خسارت زاست ( اصغري، شريفي، 1376، گردهمايي برنج، اصفهان، ايران )⁽¹⁾. يعقوبي (1380 ) در پايان نامه كارشناسي ارشد خود نوشت، بيوماس، عملكرد اقتصادي، عملكرد بيولوژيك، قدرت پنجه‌زني و تعداد دانه در خوشه، تحت تأثير رقم برنج و تراكم علف‌هرز سوروف قرار داشته است. وي گزارش‌داد، مدل‌هاي رقابتي، بيان‌گرآنست كه در همه كولتيوارهاي برنج با افزايش تراكم علف‌هاي هرز، عملكرد اقتصادي و بيولوژيكي آن كاهش يافته است. ازاين ‌گذشته، ارقام محلي حسني و هاشمي نسبت به ارقام سپيدرود و خزر از قدرت رقابتي بيش‌تري برخوردار بوده است ( يعغوبي، 1380 ).

 تقريبا اغلب زارعين، علف‌هرز مزارع خود را كنترل مي‌كنند، اما با وجود كنترل به روش‌هاي موجود، خسارت جهاني ناشي از علف هاي هرز در برنج حدود 10 درصد تخمين زده مي‌شود. اين كاهش محصول جهاني شلتوك براساس توليد شلتوك در سال 1987 برابر با 46 ميليون تن مي‌باشد. اما درميان كشورهاي مختلف، اين كاهش محصول فرق مي‌كند(1).

برنج‌هاي رنگي

            برنج‌هايي كه رنگ زير پوسته خارجي آن‌ها، سرخ، ارغواني يا سياه، حاوي مقادير زيادي از رنگيزه‌هاي آنتوسيانين در لايه‌هاي مختلف پريكارپ، پوشش دانه و آلورن باشد، به برنج‌هاي رنگي معروفند. مساحت بيش از 400000 هكتار از مزارع چين به توليد برنج‌هاي رنگي اختصاص يافته‌است، كه بيش از 26/1 درصد سطح زير كشت برنج اين كشور را تشكيل مي‌دهد.

                برنج‌هاي رنگي در ايران، برنج‌هاي هرز ناميده مي‌شوند و مانند علف‌هاي هرز با آن‌ها رفتار مي‌گردد. متأسفانه، اين نوع علف‌هاي هرز تا پيش از خوشه دهي قابل شناسايي نيستند. در برنج‌زارهاي ايلات متحده نيز برنج سرخ يا قرمز به عنوان علف‌هرزي تلقي مي‌گردند كه امكان كنترلي بر آن وجود ندارد.    

برنج سياه

چين از نظر ذخاير برنج سياه، يكي از معروف ترين كشورهاست. در سال 1993 در بانك ژن ملي گياهان زراعي چين 46000 رقم و در مركز ذخاير ژنتيكي مؤسسه بين المللي تحقيقات برنج  75000 رقم برنج به ثبت رسيد. از ميان آن‌ها 583 رقم برنج سياه در جهان و 359 رقم در چين وجود داشت و بقيه آن‌ها در سريلانكا ، اندونزي، هند، فيليپين و بنگلادش وجود داشت. برنج سياه بيش‌تر در نواحي بين 18 تا 31 درجه شمالي به ويژه بين 22 و 28 درجه شمالي در استان‌هاي يانان، گوآنگ‌زي و گوآنگ دونگ انتشارداشت. اغلب اين برنج‌ها داراي بافتي واكسي هستند. 99 رقم برنج سياه – قهوه اي در 35 بخش استان يانان وجود داشت.

تركيب غدايي تعدادي از ارقام برنج سياه چيني

 توزيع جهاني ذخاير برنج هاي سياه

تاكنون در مورد برنج سياه به عنوان علف‌هرز گزارشي مشاهده نگرديده‌است. اهميت اين برنج‌ها آنقدر زياد است كه به نظر نمي‌رسد در آينده در رديف برنج‌هاي هرز محسوب شود. 

عرصه‌هاي رقابت علف‌هاي هرز با برنج

            نوع رقابت بين برنج و علف هرز براي رويش ذخاير، اولا به ماهيت علف هرز و تراكم آن بستگي دارد. علف هاي هرز چمني برسر آب و مواد غذايي معدني خاك با هم رقابت مي‌كنند. آن ها داراي سازگان ريشه‌هاي موئين فراوان هستند. دوماً رقابت براي دريافت نور دراين حالت اهميت دارد. به طور مشابه، اورياسلام در رقابت بر سر جذب مواد غذايي خيلي سر سخت است. ريشه هاي اورياسلام در منطقه غذايي سطح خاك غلبه يافته و مانع جريان مواد غذايي به ريشه گياه زراعي مي شود. علاوه براين، بعضي از گونه هاي اورياسلام مواد شيميايي ترشح مي‌كنند كه مانع رشد گياه زراعي مي‌شود. به علت دارا بودن برگ‌هاي نازك رقابت آن براي نور مردود است.

 علف هاي هرز پهن‌برگ، با ريشه‌هاي عميق، مواد غذايي لايه‌هاي زيرين خاك را جذب مي‌كند، ولي ريشه‌هاي برنج، سطحي بوده و قدرت رقابت پذيري بيش‌تري نسبت به علف‌هاي هرز برگ‌پهن دارد. علاوه‌براين، برگ پهن‌ها به دليل سطح برگ وسيع‌تر و ضخامت پهنك بيش‌تر سطح برنج را پوشش داده و بر روي آن سايه‌بان زده و مانع رسيدن نور كافي به برگ برنج مي‌شوند. در نتيجه، در سنتز تركيبات غذايي دانه برنج تأثير معكوسي برجاي مي‌گذارند.

رقابت C. difformis عمدتاً ازطريق كاهش شاخص سطح برگ ( LAI )، ارتفاع بوته، وزن خشك و توليد خوشه، به‌طور معني‌داري عملكرد برنج را در هردو روش نشاءكاري و كشت مستقيم ( بذرپاشي ) تحت تأثير قرار مي‌دهد. اين ميزان كاهش، نسبت مستقيمي با دوره رقابت داشت و ميزان آن در كشت مستقيم بذر بيش‌تر از نشاءكاري بود، به طوري‌كه شدت اثر رقابت C. difformis در مدت 30 روز دركشت مستقيم بذر حتي از رقابت 40 روزه آن در روش نشاءكاري بيش‌تربود. هم‌چنين حاصلخيزي و دماي بالاتر، افت عملكردي برنج را تشديد كرد. در 50 روز رقابت C. difformis در كشت مستقيم بذر و روش نشاءكاري به ترتيب 22% و 10% افت عملكرد دانه داشت. رقابت كامل اين علف‌هرز ( در كل فصل رشد ) ميزان عملكرد را در روش بذرپاشي مستقيم، 54% و در روش نشاءكاري 24% كاهش داد(5).

افزايش تعداد بوته سوروف از صفر تا 12 بوته در متر مربع، تدريجاً و به‌ طور معني‌داري ارتفاع، تعداد پنجه در كپه، شاخص سطح برگ و وزن خوشه را در برنج به روش نشاءكاري كاهش‌داد. توزيع يكنواخت سوروف به تعداد يك بوته بر متر مربع، عملكرد واريته Giza 76 مصري را حدود 11% كاهش داد. در مطالعه رقابت فضايي، كشت سوروف به صورت گروهي ( 4 بوته به فاصله 15 Cm ) حدود 31 – 29% عملكرد برنج را كاهش داد. عملكرد برنج در شرايطي كه فاصله آن از سوروف 0 – 20Cm و 25 – 50Cm بود، به ترتيب 18 و 19 درصد كاهش يافت. عملكرد  Giza 76 كه بين دو گروه سوروف با فواصل 20، 40، 60، 80، 100 سانتي‌متر قرارداشت به ترتيب 60%، 50%، 40%، 26%، 22% كاهش نشان داد.

تراكم علف‌هرز و زمان سبزشدن آن نسبت به محصول، دو عامل مهم و موثر در رقابت علف‌هرزمي‌باشند. هم‌چنين رقابت علف‌هاي‌‌هرز تحت تأثير فاصله رديف‌ها قرار داشت. شاخص سطح برگ Giza 177 با افزايش فاصله بين بوته‌هاي برنج به تدريج كاهش يافت ولي با افزايش تراكم سوروف با شدت بيش‌تر كاهشي را نشان داد. سوروف منتقل شده از خزانه، عملكرد برنج را بيش‌تر نقصان مي‌دهد. اثرات رقابت دو بوته سوروف منتقل شده از خزانه يا موجود در مزرعه در هر متر مربع تأثيري بر ارتفاع بوته برنج با فواصل متفاوت نداشت. با وجود اين، افزايش تراكم سوروف به تدريج ارتفاع برنج را كاهش داد. با اين حال، توليد خوشه و عملكرد دانه با افزايش جمعيت سوروف به تدريج كاهش يافت. سوروف‌هاي منتقل شده نسبت به سوروف‌هاي موجود در زمين اصلي، بر روي عملكرد برنج اثر كاهشي بيش‌تري داشتند. براي مثال، سوروف‌هاي موجود در زمين اصلي به ميزان دو بوته در متر مربع در مزرعه برنج، با فواصل بوته 20×10، 20×15، 20×20 و 20×25 سانتي‌متر به ترتيب 6، 6، 7 و 12 درصد كاهش عملكرد دانه را سبب گرديد. اما سوروف منتقل شده از خزانه در شرايط مشابه 9، 9، 14 و 17 درصد عملكرد را كم‌كرد. در كشت مستقيم بذر برنج وقتي‌كه سوروف 15 – 0 روز بعداز سبز شدن برنج، رويش يافت، توانايي رقابتي قو‌ي‌تري را نسبت به سوروف‌هاي دير‌تر رويش يافته نشان داد.

حداكثر كاهش شاخص سطح برگ و وزن خشك بوته‌هاي برنج ناشي از رقابت سوروف وقتي مشاهده شد كه سوروف 6 – 0 روز بعد از سبز شدن برنج ظاهرشد. حداكثر وزن خشك و شاخص سطح برگ بوته‌هاي برنج زماني مشاهده شد كه 6 و 4 بوته برنج با 4 و 6 بوته سوروف كه 18 روز پس از سبز شدن برنج ظاهر شده بودند، به رقابت پرداختند. رقابت تمام فصل 10 بوته سوروف در متر مربع در سيستم كشت مستقيم بذر برنج، در رقم برنج Sakha 101  عملكرد دانه را 43% پايين آورد‌، درحالي‌كه رقابت تمام فصل 10 بوته در متر مربع C. difformis و Ammania  به ترتيب موجب 13% و 7% كاهش عملكرد شدند. اين موضوع نشان‌دهنده اهميت افزايش قدرت رقابت كنندگي واريته‌هاي برنج در مقابل علف‌هاي هرز C₃ يعني C. difformis و spp  Ammania در استراتژي مديريت تلفيقي علف‌هاي هرز است. سبز شدن و توسعه سوروف زودتر از C. difformis انجام مي‌گيرد و C. difformis به اندازه كافي زودتر از  spp  Ammania سبز شده و رشد مي‌كند. اين موضوع تاحدي بالاتر بودن قدرت رقابت  C. difformis را نسبت به spp Ammania  توجيه مي‌كند.

اثر رقابتي تركيبي 3 علف‌هرز ( 5 بوته از هر كدام بر متر مربع ) در مقايسه با فقط 10 بوته سوروف در متر مربع، منجر به كاهش بيش‌تر عملكرد شد. اين موضوع نشان‌دهنده رقابت بين بوته‌اي سوروف‌ها با هم در تراكم بالا ( 10 بوته بر متر مربع ) مي‌باشد. اثرهاي تركيبي 5 بوته spp  Ammania بر متر مربع و سوروف 5 بوته بر متر مربع يا  C. difformis از اثر 10 بوته Ammania spp بر متر مربع بيش‌تر بود(5).

رقابت از راه اثرهاي بيوشيميايي

آللوپاتي (دگرآسيبي ) نتيجه اثرهاي بيوشيميايي متقابل بين گياهان است. آللوپاتي توسط مواد شيميايي سمي آزاد شده از گياهان به صورت تبخير، تصعيد، شستشو و ترشح از ريشه و يا در خلال تجزيه بقاياي گياهي در خاك به وجود مي‌آيد. مواد شيميايي آللوپاتيك فقط به طور موقت سبب بازدارندگي رشد گياه مي‌شود و تنوع گونه‌اي را بدون حذف گونه‌اي تنظيم مي‌كند. زيرا تركيباتي كه به طور طبيعي به وجود مي‌آيند، سريعاً به تركيبات غير سمي تجزيه و تبديل مي‌شوند. تركيبات آللوپاتيك به عنوان بازدارنده جوانه‌زني از طريق توقف هيدروليز ذخاير غذايي، تقسيم سلولي و چند عامل ديگر شناخته‌شده‌اند. ارقام برنج آللوپاتيك، مي‌توانند مكمل مهمي براي علف‌كش‌هادر كشت مستقيم بذر در برنج باشند(5ص346).

            به منظور شناسايي واريته‌هاي برنج داراي خصوصيات آللوپاتيك عليه E. crus-galli  و C. difforms ( حسن و همكاران، 1995 ) و Dinebra retroflexa ( حسن و همكاران، 1998 )، از 1993 تا 2001 حدود 4000 واريته برنج در مجموعه‌اي از آزمايش‌هاي مزرعه‌اي، گلخانه‌اي و آزمايشگاهي انتخاب و ارزيابي شدند. 53 واريته يا لاين برنج از كشورهاي مختلف نشان دادند كه حدود 90-20 درصد اثر كنترلي بر  E. crus-galliرا در مزارع بذرپاشي‌شده ( كشت مستقيم ) دارا هستند. به‌علاوه مخلوط‌كردن بقاياي اين واريته‌ها با خاك، ذخاير بذر  E. crus-galli را در خاك كاهش داد. هفت واريته علف‌هرز  C. difforms را 50 درصد يا بيش‌تر متوقف كردند. اين واريته‌هاي برنج كه اغلب از زيرگونه هندي و يا هندي- ژاپني بودند، خاصيت آللوپاتي خود را در مرحله 4 – 3 برگي نشان‌دادند. اين واريته‌ها توسعه ريشه و ظهور اولين يا دومين برگ هردو علف‌هرز اشاره شده در بالا را متوقف كردند. همچنين برخي واريته‌هاي برنج در خزانه و پس از نشاءكاري در مزرعه عليه E. crus-galli  فعاليت آللوپاتيك نشان‌دادند. اين قبيل واريته‌ها از نظر بيولوژيك، توقف فعال E. crus-galli به ميزان 95 – 75 درصد در خزانه و 85 – 73 درصد در مزرعه را نشان‌دادند. اين موضوع بيان‌گر اهميت انتخاب واريته‌هاي آللوپاتيك برنج كه مناسب كشت مستقيم و نشاء كاري مي‌باشد. سه واريته برنج را نيز 60 – 40 درصد D. retroflexa  كنترل كردند(5).

جدول 15 – فعاليت آللوپاتيك لاين‌ يا واريته‌هاي برنج در كنترل E. crus-galli در مزرعه (1998 – 1993 )

جدول 16 - فعاليت آللوپاتيك لاين‌هاي يا واريته‌هاي برنج در كنترل  C. difformis در مزرعه (1998 – 1993 )

يك نظريه‌اي بيان مي‌دارد، بوته‌هاي برنج مي‌توانند از نظر فعاليت آللوپاتيك به چهار كلاس طبقه‌بندي شوند:

1)      بوته‌هايي كه مواد شيميايي آللوپاتيك توليد نمي‌كنند و سازگان‌هاي ريشه‌اي منشعب ضعيفي دارند.

2)      بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد نمي‌كنند، اما داراي سازگان‌هاي ريشه‌اي افشان خوب توسعه‌يافته‌اي هستند.

3)    بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد مي‌كنند، اما داراي سازگان‌هاي ريشه‌اي منشعب، توسعه‌يافته بوده و داراي راه‌هاي كوچكي براي خروج مواد شيميايي آللوپاتيك هستند.

4)    بوته‌هايي كه موادشيميايي آللوپاتيك توليد مي‌كنند و سازگان‌هاي ريشه‌اي توسعه‌يافته‌اي دارند كه به عنوان مكانيزم رها سازي قوي يا يك راه خروج بزرگ براي ترشح مواد آللوپاتيك به محيط عمل مي‌كنند(5ص351-347).

ماهيت شيميايي تركيبات آللوپاتيك

گياهان حاوي تركيبات متعددي مي‌باشند كه نقشي در مسيرهاي كاتابوليك يا زيست‌ساختي اصلي ندارند. اما در اثرهاي متقابل اكولوژيكي متعددي مانند: دفع علفخواران، حفاظت در برابر عوامل بيماريزا، آللوپاتي، جوانه زني بذر گياهان انگلي يا اثرات مقابل با عوامل گرده افشان، نقش دارند. به اين تركيبات متابوليت‌هاي ثانويه گفته مي‌شود كه از ريشه يا برگ‌هاي زنده يا از بقاياي درحال تجزيه گياه حاصل مي‌شوند، داراي اثرهاي منفي بوده و به گياهان مجاور آسيب وارد مي‌سازند. همچنين بعضي از تركيبات آزاد شده از مواد گياهي زنده يا مرده داراي اثرهاي مثبت هستند كه مي‌توان به اسيد فولويك و اسيد هيوميك آزاد شده از درخت صمغ رودخانه Eucalyptus camaldulensis مي‌توان اشاره كرد كه باعث تعديل سميت آلومينيوم در ذرت مي‌شود. تركيبات آللوپاتيك ممكن است به دليل نقششان در ايجاد كمپلكس با فلزات سنگين داراي اثرهايي مثبت باشند. مثال ديگر از اثر مثبت اين تركيبات در مورد گياهاني است كه اسيدهاي حل كننده فسقات‌هارا ترشح مي‌كنند كه باعث مي‌شود منابع فسفري كه به سختي در دسترس گياه قرار مي‌گيرند، حتي براي گياهان مجاور قابل استفاده و در دسترس شوند. توجه داشته باشيد كه به اين اثر‌هاي مثبت "آللوپاتي" اطلاق نمي‌شود.

 نحوه عمل تركيبات آللوپاتي مختلف تا حدود زيادي ناشناخته باقي‌مانده است. بسياري از تركيبات فنلي از جوانه‌زني بذر علف‌هاي چمني و علف‌ها ممانعت به عمل مي‌آورند و ممكن است بازدارنده جذب يون باشند. ترپنوييدهاي فرّار ممكن است بازدارنده تقسيم سلولي باشند(6ص413 – 414).

ساختار ترپن‌هاي دخيل در دگرآسيبي گياهي به شرح زيرند:

ساختار ترپن‌هاي دخيل در دگرآسيبي گياهي به شرح زيرند:

ساختار مواد دگر آسيب گياهي محلول در آب عبارتند از:

اهميت مرحله رقابت علف هاي هرز

 رقابت علف هاي هرز بحراني ترين دوره مراحل رشد اوليه گياه برنج است. بنابراين، كنترل آن‌ها در اين مراحل براي افزايش ميزان محصول برنج اهميت فراواني دارد. به طوري‌كه وجين اول برنج در يك سوم دوره اول رشد برنج، از آن در مقابل علف‌هاي ‌هرز حفاظت به عمل مي آورد.

استعدادهاي فيزيولوژيكي شديد علف‌هاي هرز

درطبيعت، مسير فتوسنتزي C₄ سازگان مستعدي براي جذب انيدريد كربنيك هوا و تثبيت آن در برگ است. علف هاي هرز C₄ عبارتند از: جنس تاج خروس ( Amaranthus spp.)، پنجه مرغي ( Cynodon doctylon)، اورياسلام ( Cyperus rotundus)، علف خرچنگ يا مرغ ( Digitaria spp.)، سوروف ( Echinochloa spp). علف‌هاي هرز C₄ داراي راندمان مصرف آب و نيتروژن زياد بوده و در شرايط ديم همراه با نور خورشيد قدرت رقابت بيش‌تري دارند. گياه برنج داراي مسير C₃ بوده و در رقابت با علف‌هاي هرز C₄ دچار محدوديت مي‌گردد.

     علف‌هاي هرز C₄ در شرايط غرقابي نيز كه فتوسنتز آن‌ها بر طبق مسير كلوين انجام مي شود، ممكن است، بر برنج غالب گردند. علف‌هاي هرز C₃ كه معمولا در مزارع برنج غرقابي يافت مي‌شوند، عبارتنداز: اورياسلام ( Cyperus diformis)، برنج هرز ( Oriza barthii)، Ipomoea aquatcas, Monochoria Vaginalis, Sphenoclea zeylanica, Eichormia crassipes, Fimbristylis milliaceae .

هريك تن دانه برنج با كلش حدود 16 كيلوگرم نيتروژن، 3 كيلوگرم فسفر و 17 كيلوگرم پتاس را از خاك خارج مي‌سازد. با اين‌حال، علف‌هاي هرز C₃ در مزارع برنج 2 تا 3 برابر بيش‌تر اين مواد غذايي را از محيط اطراف ريشه برنج مي‌ربايد و در رشد گياه زراعي تأثير مي‌گذارد(5).

خاك محل نگ‌هداري بذر علف‌هاي هرز

            مزارع برنج ذخيرگاه مناسب و سازگار بذر علف‌هاي هرز است. نگه‌داري حدود 800 ميليون بذر علف هرز در خاك يك هكتار زمين تا عمق 15 سانتي متر تخمين زده شده است. اين بذرها جوانه مي‌زنند، رشد مي‌كنند و در طي چندين مرحله رقابت با برنج  دوره زندگي خود را كامل مي‌كنند. در حدود 350 گونه علف‌هرز مزارع برنج را آلوده كرده‌اند، و درميان آن‌ها 18 گونه زيانبار شناخته شده‌است، كه شامل تعدادي علف‌هاي هرزچمني، اورياسلام و برگ‌پهن هستند(3).

ارزش كار اجتماعي

          دريك هكتار مزرعه برنج به حدود 800 – 100 ساعت كار نياز است، كه به تراكم علف‌هرز و نوع كشت بستگي دارد. كمبود نيروي كار درمناطق روستايي از جاذبه زراعت برنج مي‌كاهد و استقرار صنايع در شهرك‌ها و شهرها باعث مهاجرت نيروي كار به مناطق شهري جهت دست‌يابي به مزد بيش‌تري مي‌شود. نيروي كار جوان در مناطق روستايي به علت تغييرارزش روانشناختي علاقه‌اي به كار در مزارع گل آلود برنج از خود نشان نمي‌دهد.

عوامل مؤثر در فعّاليت علف‌كش ها:

 1 -  آبياري پس ازاستفاده از موادشيميايي

            علف‌هاي هرز پيش از اين كه سبز شوند، علف كش موجود در آب و خاك را توسط بذرها، ريشه‌چه و ساقه‌چه جذب كرده و از بين مي‌روند. به طور مشابه علف‌هاي هرز جوان با جذب علف‌كش از راه ريشه‌ها، برگ‌ها و ساقه‌ها جذب مي‌شوند. نظر به اين‌كه، مواد شيميايي بايستي در تماس با علف‌هاي هرز قرارداشته و آماده جذب توسط علف هاي هرز باشند تا خواص علف كشي خود را اعمال نمايند.

 آبياري صحيح در تشكيل لايه‌هاي شيميايي شده خاك در زمان كاملاً اطمينان‌بخشي براي جذب توسط علف‌هاي هرز لازم است. عمق آب شاليزار بايستي در زمان مصرف علف‌كش‌ها در حد معيني حفظ گردد و اين عمق بايستي تا مدت زمان معيني برقرار باشد (7 – 5 روز ). به‌طور عادي حداقل يك هفته پس از مصرف مواد شيميايي بايستي عمق آب حفظ شده باشد. از تخليه آب يا سرريز شدن آن بايستي جلوگيري به عمل آيد.

  2 – مقدار علف كش مورد نياز نسبت به ظرفيت تبادل كاتيوني خاك

مقاديرعلف‌كش اصولاً به ظرفيت تبادلي خاك بستگي دارد. در صورتي كه مقدار رس و كربن آلي خاك افزايش‌يابد، به دليل اتصال شيميايي تركيب علف كش با ذرات خاك، مقدار مصرف آن نيز افزايش خواهد يافت. تأثير ماهيت خاك در شرايط غرقابي كم تر از ديم است. برعكس مصرف علف كش با كاهش مواد آلي خاك، تقليل خواهد يافت.

 2 – علف هاي هرز در مرحله آغاز رشد به علف كش ها حساسيت دارند

مصرف علف‌كش، پيش از جوانه زني كاربرد بيش‌تري دارد. زيرا در اين دوره به مواد شيميايي حسايت بيش‌تري وجود‌ دارد. درصورتي‌كه، نشاءهاي علف‌هاي هرز در حالت علف‌هاي گرامينه و خانواده اورياسلام دوبرگي باشند، علف‌كش اثري نخواهد داشت. هنگامي كه علف‌هاي هرز پس از رويش ازبين مي‌روند، كاهش محصول تحت تأثير علف‌هاي هرز به حداقل مي‌رسد.

 4 – درجه حرارت بالا مقدار مصرف علف كش ها را كاهش مي دهد

 تحت درجه حرارت بالا، اثر علف‌كش‌ها به دليل افزايش جذب توسط گياه شتاب مي‌گيرد. دراين‌مواقع، مقدار زيادي از علف‌كش عمل نكرده در خاك باقي‌مي‌ماند. در شرايط آب و هوايي گرمسيري، كه درجه حرارت بالاست و علف‌هاي هرز به طور عادي رشد مي‌كنند، مقدار مصرف علف‌كش‌ها خيلي كم‌تر از مناطق سرد مي‌باشد. بنابراين، در آب و هواي سرد، جذب، انتقال و واكنش شيميايي علف‌كش‌ها در گياه كم‌تر است و مقدار مصرف مورد نياز بيش‌تر مي‌باشد.

براي مثال، در نواحي معتدل ژاپن، درجه تأثير بنتيوكارپ 2 كيلوگرم برهكتار بوده، ولي در نقاط گرمسير هندوستان 5/1 كيلوگرم برهكتار براي كنترل علف هاي هرز مزارع برنج كافي‌است.

 5 – آبياري عميق به نشاء هاي برنج آسيب مي رساند

            آب عميق در زمان مصرف علف‌كش، حتي اگر نشاء برنج سالم باشد، باعث گياه‌ سوزي خواهدشد و اگر گياه درآب غوطه ور باشد بدتر است. اگر در زمان مصرف علف كش، عمق آب زياد باشد، نشاءهاي بلند و نازك يا جوان و ضعيف به علف‌كش‌ها حساسيت خواهند داشت. عمق زياد آب جلوي رشد برنج را مي‌گيرد و ميزان تحمل آن را به علف‌كش‌ها كاهش مي‌دهد. اين است كه چرا آب بايستي در عمق درستي نگه‌داشته شود و برگ‌هاي برنج در بيرون سطح آب قرار داشته باشند و لايه سطحي خاك از آب پوشيده باشد.

 نشاء هاي ضعيفي كه به خسارت علف‌كش‌ها حساس هستند عبارتند از: نشاء هاي خيلي جوان ( مرحله 3 – 2 برگي)، و بلند و باريك يا ضعيف در مقابل علف كش ها خيلي حساسند. نشاء هايي برسطح آب شناور هستند. هنگامي كه سطح آب در اثر تخليه پائين بيايد، برگ هاي چنين نشاء هايي سقوط كرده و آسيب مي بينند.

 6 – عمق كم نشاء كاري به گياه برنج آسيب مي‌رساند

هنگامي كه نشاءهاي برنج بيش از اندازه سطحي و كم عمق ( كم تر از 2 سانتي متر) نشاء شوند، ريشه‌هاي برنج در لايه خاك آميخته با علف كش قرار گرفته و نشاء برنج به طور فعالي مواد شيميايي را جذب مي‌كند. اين عمل تأثير معكوسي در رشد برنج دارد. بنابراين، عمق نشاء كاري بايستي حدود 5 سانتي متر براي مواردي كه علف كش مصرف مي شود، در نظر گرفته شود.

 7 – علف كش‌ها بايستي به طور يكنواخت پاشيده شوند

     علف كش‌هاي گرانول يا دانه‌اي شكل بايستي در سطح مزرعه به طور يكنواخت پاشيده‌شوند. كپه‌اي پاشيدن آن بي نتيجه خواهد بود. همچنين، مقدار پائين‌تر از توصيه شده، علف‌هاي هرز را ريشه كن نخواهد‌كرد. مصرف روي هم باعث مسموميت گياه مي شود.

 8 – آماده كردن صحيح زمين ضروري است

زمين بايستي به درستي شخم خورده و تسطيح شده‌باشد. سطح خاك، صاف، مسطح و بدون كلوخه بوده، تا عمق آب به طور يكسان قابل تنظيم  شده و حفظ شود. در صورتي‌كه بعضي از قسمت هاي سطح خاك از سطح آب خارج باشد، به اين دليل كه مواد شيميايي در آن نقاط وجود نخواهد داشت، تأثير علف‌كش كم خواهد شد.

    9 – تخليه آب

          پس از پاشيدن علف‌كش به منظور جلوگيري از كاهش مواد فعال آن در مزرعه تا مدت 7 – 5 روز نبايستي آب تخليه يا سرريز شود. تشكيل لايه شيميايي يكنواخت سطح خاك ممكن است بيش‌تر شود. از جابجايي آب به وسيله مرزبندي كرت ها جلوگيري به عمل مي آيد.

منابع:

1- محمدشريفي، مسلم . 1376. روند پيشرفت كنترل علف‌هاي هرز مزارع برنج در جهان. ششمين گردهمايي برنج كشور.

 2 -يعقوبي، بيژن. 1380. ارزيابي قدرت رقابتي ارقام بومي و اصلاح شده برنج با علف هرز سوروف از طريق مدل عكس عملكرد. پرديس كشاورزي دانشگاه تهران.

4- كوچكي، عليرضا. و م. خواجه حسيني. 1387. زراعت نوين. انتشارات دانشگاه فردوسي مشهد.

5- عليزاده، محمد. و ح. عيسوند. 1385. برنج در مصر. انتشارات دفتر برنج و حبوبات وزارت جهاد كشاورزي ايران.

7-عادلي مسبب، ف. 1386. بررسي ژنتيكي كيفيت برنج‌هاي معطر. مجله سنبله. شماره‌هاي 170، 169، 1168، 167.

3 – Raju, R.A. 2003. rice technology. Indian

      6-     Hans, L. et al., Plant Physiological Ecology.Springer, pp.413 – 414