چکیده
اغلب محصول بذر علوفه های علفی کم است و از کل محصول درو شده فقط ۲۰-۱۰% بذر به دست می آید. محصول بذر تحت تاثیر مقدار کربوهیدراتی است که به آن منتقل می شود. اما اطلاعات مربوط به ذخیره و حرکت کربوهیدرات ها در دوره رشد مولدی(تناسلی) علوفه های علفی محدود است و استفاده از دانه های انبار شده و تازه مشابه بذر به دست آمده از بافت گیاهی هم نتایجی مبهمی به دست می دهد. برای تعیین این مسئله که آیا کل مقدار کربوهیدرات گیاه محصول بذر را محدود می کند، مشارکت بافت های گیاهی و مولدی در

محصول بذر، الگوی تجمع کربوهیدرات محلول در آب (WSC) و حرکت مجدد آن ها، محل رویش رایگرس پرنیال(Lolium prenne L.) را بررسی کردیم. نمونه برداری از جوانه ها از هنگام ظهور جوانه تا زمان درو انجام گرفت. مقدار کربوهیدرات محلول در آب تیغه وغلاف برگ، میان گره ها و اندام تناسلی جوانه را به رو روش اندازه گیری کردیم. اول کربوهیدرات محلول در آب را به روش غیر مستقیم از طریق تغییرات حاصله در وزن بافت خشک اندازه گیری کردیم. سپس تجمع کربوهیدرات محلول در آب را به صورت مستقیم اندازه گرفتیم. عصاره کربوهیدرات

محلول در آب با وزن مولکولی کم (LMW) و زیاد (HMW) را از بافت های گیاهی و تناسلی گرفتیم و مقدار تجمع را با استفاده از آزمایش رنگ سنجی آنترون مشخص کردیم. محصول بذر گیاه زیاد (۲۹۵۰ kg h-1) بود و در وزن خشک و مقدار کربوهیدرات محلول در آب LMW و HMW بافت گیاهی و تناسیلی هنگام رشد مولدی تغییرات چشمگیری مشاهده شد. پس از بیرون زدن جوانه ها تجمع کربوهیدرات محلول در آب با وزن مولکولی زیاد بالا بود و تا زمانی درو دانه همچنان افزایش می یافت. کل وزن خشک جوانه ها هم با گذشت همین دوره

افزایش یافت. در مقابل، وزن خشک تیغه و غلاف برگ با تقلیل یکنواخت تجمع کوچک اولیه کربوهیدرات محلول در آب با وزن مولکولی زیاد بالا کاهش یافت. کربوهیدرات محلول در آب با وزن مولکولی زیاد بالا هنگام رشد دانه در سرها افزایش چشمگیری داشت و با افزایش وزن خشک در زمان درو کاهش یافت. نسبت کربوهیدرات محلول در آب LMW و HMW در زمان رشد بسته به نوع بافت و مرحله رشد تغییر می کرد. در این تحقیق مشخص شد که خود سر دانه عامل مهمی در تحریک رشد دانه است. شناخت مکانیسم هایی که کربوهیدرات ها را در دانه تقسیم می کنند ، مقدار محصول را به شکل عمده ای افزایش می دهد.

 

۱- مقدمه
شاخص درو رایگرس پرنیال( بذر درصدی از محصول خشک) فقط ۱۰ تا ۲۰% است. شاخص درو مستقیما تحت تاثیر بازده تناسلی گیاه است که به صورت به کارگیری محل گلچه (FSU)، تفاوت بین محصول بذر اصلی و باقوه تعریف می شود. محصول بذر بالقوه تابع تعداد کل گلچه های موجود در شکوفه است و حداکثر بذرهای هر واحد مساحت را نشان می دهد) اما در رایگرس محصول بذر واقعی کم و متغیر است. در حالی که تقریبا ۶۰% گلچه ها قبل از درو تبدیل به بذر می شوند، فقط ۱۰ تا ۳۰% آن ها بذر قابل فروش تولید می کنند. تبدیل گلچه به

بذر قابل فروش به مقدار کربوهیدرات هایی بستگی دارد که به دانه منتقل می شوند. هنگام رشد بذر، کربوهیدرات ها در بذرهای سبک فاقد پوشش تجمع نمی کنند. از این رو، شناخت انواع مختلف و مقدار کربوهیدرات ها که در بافت های مختلف ترکیب شده اند و به بذر منتقل می شوند برای درک بهتر عوامل محدود کننده محصول بذر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. علف های علوفه ای و غله دارای بیشترین مقدار کربوهیدرات های ساختاری و غیر ساختاری گوناگون تمامی گیاهان شناخته شده هستند و در دانه و بذرهای علوفه های علفی و غله، نشاسته مهمترین ذخیره کربوهیدرات غیرساختاری است. اما در بیشتر مراحل فصل رشد گلیگوژن اغلب یک مولفه کوچک از کل کربوهیدرات ذخیره شده در گیاه است.

بافت های گیاهی غله و علف های ملایم مانند رایگرش پرینال و (Fesuca arundinacea Schreb) Tall fescue کربوهیدرات های محلوله در آب را جمع می کنند و اغلب تراکم آن ها بالا است. این کربوهیدرات ها که در برگ و ساقه ذخیره می شوند، اغلب به صورت ساکروز با وزن مولکولی کم و پلیمر فراکتوز مشتق ساکروز با وزن مولکولی بالا (فراکتان) هستند. با اینکه اطلاعاتی زیادی درباره توزیع کربوهیدرات محلول در آب و ساختارشان هنگام رشد گیاه علفی تحت شرایطی که فتوسنتز محدود می شود مانند ریزش برگ; داریم، حرکت کربوهیدرات

محلول در آب از ارگان های گیاهی به دانه طی رشد مولدی چندان شناخته شده نیست.
همانند برگ و غلاف، کربوهیدرات های غالبی که در ساقه علوفه و غله جمع می شوند، کربوهیدرات محلول در آب با وزن مواکولی بالا هستند، اگرچه این کربوهیدرات ها مجددا از ساقه هنگام رشد دانه حرکت می کنند، مشارکت گزارش شده ان ها متغیر است. در گندم (Triticum aestivum L)، مشارکت کربوهیدرات های محلول درآب از ساقه به بذرن بین ۱۰ تا ۸۰ % با توجه به شرایط کشت و رشد متغیر است (. کربوهیدرات محلول در آب با وزن مولکولی بالا جو در زمستان در حدود ۳۰% (وزن خشک) ساقه را در زمان تجمع حداکثری ساقه تشکیل می دهد هنگام رشد مولدی، ساقه علوفه نیز مانند غلات سطح بالایی از کربوهیدرات محلول در آب را جمع آوری می کند. در رایگرس پرنیال، هنگام درو کربوهیدرات محلول در آب ۲۵%

(وزن خشک) ساقه را تشکیل می دهد. در سال ۱۹۹۲ ، Griffith نشان داد که پس از اصلاح مصنوعی روابط source-sink رایگرس ایتالیایی (Lolium multiflorum Lam) توده های ساقه حرکت می کنند تا رشد دانه و گیاه را پشتیبان کنند. در بسیاری از مطالعات، مقدار کربوهیدرات هایی که ارگان های گیاهی ذخیره کرده و به دانه می فرستند از سطوح در حال کاهش کربوهیدرات محلول در آب برگ و ساقه و افزایش وزن خشک سردانه مشخص می شود. هنوز الگوی تجمع، حرکت مجدد و اهمیت کربوهیدرات های انفرادی در ارگان های خاص و بافت ها هنگام رشد تناسلی شناخته شده نیست.

مقدار حرکت هیدروکربن در دوره رشد رایگرس متغیر است و عواملی همچون دومین جوانه گیاهی در رسیدن کربوهیدرات به دانه موثرند. نتیجه تحقیقات Warringa and Marinissen (1997) و Matthew (2002) روی رایگرس نشان می دهد که میزان جا به جا شدن ۱۳C از جوانه اصلی به جوانه های ثانوی بسیار کم است. در مقابل، Clemente and Hebblethwaite (1984) دریافتند که در حالی که تود های کربن از برگ های زیرین سربرگ به سربرگ و سپس ساقه می روند، اختصاص ۱۴C به جوانه نورس هنگام رشد دانه ۲۵% افزایش می یابد. رقابت فتوسنتزی بین ارگان های گیاه اهمیت اقتصادی دارد و ساختار های گیاهی باقی مانده از اهمیت فراوانی برخوردار هستند. کربوهیدرات محلول در آب اندوخته و متحرک را می توان با جابه جایی آشکار و تغییر در وزن خشک ساقه پس از جوانه زدن و هنگام درو به طور غیر مستقیم تخمین زد یا مستقیما از طریق تجمع آن ها اندازه گیری کرد.

هدف این تحقیق تعیین ظرفیت رشد بذر رایگرس از طریق بررسی دینامیک(حرکت) کربوهیدرات که با توجه به تغییرات وزن خشک محصول و حرکت کربوهیدرات محلول در آب با وزن مولکولی کم و زیاد هنگام رشد مولدی می باشد.

۲- مواد و روش ها

۱-۲- گیاه
آزمایش سال اول روی گیاه رایگرس چهارتایی در مزرعه ای در کانتربوری نیوزلند از سپتامبر ۱۹۹۵ تا ژانویه ۲۰۰۶ انجام شد. نوع خاک، گلدانی گلی (۲۰% خاک رس، ۵۰% گل) بود. در هر دو کاربرد Spring Nitrogen)) نیتروژن بهاره را به عنوان پیشاب در اکتبر اعمال کردیم که مقدار کل آن ۱۰۰ kg h-1 بود. قطعات زمین را (۱ متر × ۲ متر) را هنگام بررسی میزان رطوبت نظارت و با توجه به نیاز گیاه آبیاری کردیم تا دچار استرس رطوبتی نشود. علف هرز را در تاریخ ۳۱ ماه می با جاگوار ( ۲۵۰ g L-1 دیفلوفریکان، ۲۵ g L-1 بروموکسینیل) در ۱٫۵ L h-1 و

Pasture Kleen (2 520 g L-1 ، ۴-D ) در ۱٫۲۵ L h-1کنترل کردیم. رگولاتور رشد گیاه مدوس (Trinexapac ethyl 250 g L-1) در ۴۰۰ mL h-1 را به عنوان یک کاربرد در مرحله رشد زوداکس (GS) 32 ( مشاهده جوانه ثانویه) اعمال کردیم. مخلوط قارچ کش Officer 300 mL h-1 + carbendazim (500 g L-1 )+ Amistar (azox-ystrobin 250 g L 1) را در تاریخ ۳۰ سپتامبر و ۲۷ دسامبر اعمال کردیم.

۲-۲ نمونه گیری
آزمایش یک طرح بلوکی تصادفی بود که ۴ بار تکرار می شد. نمونه ها(۰٫۲۵ متر مربع) را هر هفته پس از ظهور سرجوانه (GS 50) از نوامبر ۲۰۰۵ تا ژانویه ۲۰۰۶ کنترل کردیم. در هر

نمونه گیری جوانه ها را در ۵ میلیمتری سطح زمین در یک ساعت مشخص روز چیدیم ( بین ۹ تا ۱۰ صبح) تا تغییرات روزانه کربوهیدرات های محلوله در آب را به حداقل برسانیم. نمونه های فرعی را اندازه گیری و خشک کردیم (۸۰ درجه سانتیگراد، ۱۸ ساعت) تا وزن نمونه تازه و خشک را به دست بیاوریم. مراحل رشد جوانه ها را ثبت و یک گروه از جوانه های قابل قیاس ( ۲۵ جوانه در هر تکرار) را منجمد و سپس خشک کردیم و برای تحلیل شیمیایی به گروه های کوچک و مختلف گیاهی و مولدی تقسیم کردیم. مراحل رشدی که برای تحلیل

انتخاب شد به شرح زیر است: ظهور جوانه(GS 50) ، رشد کامل جوانه(GS 57) ،پس از جوانه زدن(GS 67)، رشد متوسط دانه (GS 80)و درو کردن(GS 92). بافت را بر اساس سربرگ تیغه برگ برگزیده ۱(Lb 1)، غلاف برگی سربرگ معین غلاف برگ ۱ (Ls 1)و گره میانی زیر گره میانی معین ۱ (Int 1) شمردیم. وزن خشک این بافت ها را ثبت و ارقام مرکب هر گروه (تیغه برگ، غلاف برگ، گره میانی و سردنه) را هم محاسبه کردیم.

۲-۳- عصاره گیری و تحلیل کربوهیدرات های محلول در آب
بافت های منجمد خشک شده را تک تک خرد کردیم تا از یک صفحه ۵ میلیمتری بگذرند و نحوه عصاره گیری کربوهیدرات های محلول در آب هم به ترتیب زیر بود. نمونه ها(۲۰ میلیگرم) را دو بار با ا میلی لیتر (v/v) اتانول آبدار ۸۰% عصاره گیری کردیم (۸۵ درجه سانتیگراد، ۳۰ دقیقه). نام این بخش ، بخش متحرک است و شامل کربوهیدرات محلول درآب با وزن مولکولی کم، ساکروز و Monosac-charides غالب می باشد. عصاره ها را سانترفیوژ کردیم (۱۳,۰۰۰ x g، ۱۰ دقیقه)، سپس ترکیب کرده و در خلاء تبخیر کردیم تا رنگدانه های معلق درآب از بین

بروند ( ۲ میلی لیتر). باقیمانده محلول را پس از استخراج اتانول دوباره با ۱ میلی لیتر آب مقطر عصاره گیری کردیم ( ۶۵ درجه سانتیگراد، ۳۰ دقیقه). نام این بخش، بخش ذخیره است و شامل کربوهیدرات پلیمری و با وزن مولکولی زیاد مانند فراکتان ها می باشد. کربوهیدرات ها را با استفاده از آزمایش رنگ سنجی آنترون از طریق ساکروزهاس استاندارد که به وسیله آن عصاره های ۱۰ µL را با ۲۵۰ µL معرف(واکنشگر) آنترون (۶۲٫۵% اسید سولفوریک، ۳۷٫۵% اتانول، ۰٫۰۰۱۲۵% آنترون) مخلوط و کشت کردیم (۱۰۰ درجه سانتیگراد، ۲۰ دقیقه). جذب را در ۶۲۰ nm خواندیم.
مقدار واحدهای مشابه موجود در محصول بذر را از تفاوت بین محصول بذر و مقدار کربوهیدرات های محلول در آبی که به دانه منتقل شدند، تخمین زدیم. مقدار اندوخته کربوهیدرات را که در هر بافت ذخیره یا به آن منتقل می شد را بر اساس تغییرات وزن بافت خشک و محتویات کربوهیدرات محلول درآب پس از جوانه زدن تعیین کردیم. از تفاوت بین حداکثر و حداقل وزن خشک بافت و محتویات کربوهیدرات محلول درآب پس از جوانه زدن برای برآورد کردن مقدار اندوخته های ذخیره یا منتقل شده هر بافت استفاده کردیم. از وزن سردانه خشک که بین

شکوفه دهی و درو کردن اندازه گیری شد برای نظارت بر تغییرات پس از جوانه زدن در وزن سردانه استفاده کردیم. محصول بذر نهایی هر سردانه را به عنوان تفاوت بین وزن خشک هنگام درو و شکوفه دهی محاسبه کردیم. زمانی که رطوبت دانه ۳۸ تا ۴۰% بود آن را درو کردیم. از Genstat ( نسخه شماره ۱۰) برای تحلیل آماری به کمک مدل ANOVA استفاده کردیم. بخش های منفرد و مرکب را به عنوان رفتار و تکرار مراحل را به عنوان بلوک در نظر گرفتیم.

۳- نتایج

از زمین آزمایش با ماشین محصول بذر ۲۹۵۰ کیلوگرم h-1 برداشت کردیم.. شاخص درو زمین آزمایش (بذر محصول/توده) ۳۲% و FSU آن (تعداد حقیقی دانه های قابل فروش/ تعداد بالقوه گلچه ها) ۳۲% بود.

۳-۱- تغییرات وزن خشک
در کل از زمان ظهور جوانه تا درو کاهش کوچکی در کل وزن خشک بخش تیغه برگ و غلاف مشاهده شد(شکل ۱). در مقابل تغییر زیادی در وزن خشک گره های میانی سردانه ها در دوره مشابه زمانی گزارش شد. در تیغه برگ ها بین مرحله ظهور جوانه تا رشد کامل جوانه یک کاهش وزن و سپس بین دوره رشد متوسط دانه و درو کاهش دیگری وزن دیده شد. کاهش وزن غلاف ها بین دوره زمان ظهور سر دانه و رشد کامل آن رخ داد. افزایش وزن سر دانه و گره های میانی بین دوره ظهور سر دانه و رشد کامل آن و مجددا پس از جوانه زدن و دوره رشد متوسط دانه مشاهده شد.
در تیغه برگ های منفرد و غلاف ها کاهش کلی وزن خشک از زمان ظهور سردانه تا زمان درو بود (شکل ۲a و b). تنها استثنا این الگو سربرگ و غلاف سربرگ بود(Ls 1) که هیچ کاهشی در وزن خشک آن ملاحظه نکردیم.

شکل ۱- کل وزن خشک تیغه برگ ها، غلاف ها، گره های میانی و سردانه از زمان ظهور سردانه تا درو. میله ها=LSD(5%)

شکل ۲- تغییر وزن خشک بافت های گیاهی منفرد از ظهور سردانه تا درو. a) تیغه ها، b) غلاف ها، c) گره های میانی، میله ها=LSD (5%)

تیغه ۲ (Lb 2)، (Lb 3) و (Lb 4) از زمان ظهور سردانه تا رشد کامل آن و مجددا از زمان رشد متوسط دانه تا درو کاهش وزن داشته اند. به همین شکل غلاف ۲ (Ls 2)، (Ls 3) و (Ls 4) هم از زمان ظهور سردانه تارشد کامل آن کاهش وزن داشته اند.
در تمام مراحل رشد، وزن خشک تیغه برگ های منفرد به ترتیب زیر کاهش یافت: Lb 2> Lb 3> Lb 4 Lb 1>. به همین شکل نسبت وزن خشک بافت های منفرد غلاف برگ در سراسر رشد ثابت بود، کاهش وزن خشک به ترتیب از Ls 1 تا Ls 4 بود. غلاف سر برگ (Ls 1) از سایر غلاف سنگین تر بود و بین ۴۵ تا ۵۲ % وزن خشک را تشکیل می داد.

در مقایسه با تیغه و غلاف، وزخ خشک میان گره های انفرادی تا درو همچنان افزایش می یافت (شکل ۲c). وزن گره میانی ۱، (Int 1، گره میانی که دقیقا زیر سردانه است) از زمان ظهور سردانه تارشد متوسط دانه افزایش چشمگیری داشت. وزن گره میانی ۲ از زمان ظهور سردانه تا رشد کامل آن افزایش یافت، هنگام شکوفه زدن کاهش و مجددا تادوره درو افزایش داشت. وزن گره میانی ۳ از ظهور سردانه تا رشد کامل آن افزایش یافت. استثنای این گروه، گره میانی ۴ بود (گره میانی پایه) که در دوره رشد دانه افزایش وزن داشت و در دروه درو وزن آن کاهش یافت. در دوره رشد دانه، ۳۱% وزن خشک مختص میان گره ها بود.

جدول ۱
تغییر وزن خشک سردانه های مولد از زمان ظور سردانه تا درو
مرحله رشد جوانه وزن خشک (میلیگرم جوانه ۱-)
ظهور جوانه ۹۹a
رشد کامل ۱۷۱b
پس از شکوفه دهی ۱۶۹b
رشد متوسط دانه ۳۱۰c
درو ۳۲۹c

وزن خشک سردانه ها در دوره رشد مولدی از زمان ظهور سردانه تا پایان دوره شکوفه دهی و رشد دانه افزایش یافت (جدول ۱).
ارتباط بین وزن خشک گره میانی و سردانه را در دوره رشد مولدی مشخص کردیم. یک ارتباط عمده مثبت (R2=0.86) بین دو آن دو وجود داشت.

۳-۲- تغییر در کربوهیدرات های محلول در آب
تمرکز کلی کربوهیدرات در بافت های مرکب از زمان ظهور سردانه تا درو افزایش چشمگیری داشت. مقدار کربوهیدرات های محلول در آب تیغه و غلاف در دوره رشد مولدی کاهش ثابتی داشت. تمرکز کربوهیدرات در سردانه از زمان ظهور سردانه تا رشد کامل آن کاهش یافت، در دوره رشد دانه افزایش داشت و مجددا از زمان رشد متوسط دانه تا درو کاهش یافت. تمرکز کلی کربوهیدرات در گره های میانی از زمان ظهور سردانه در مقایسه با تیغه ها، غلاف و سردانه ها در دوره رشد متوسط دانه افزایش یافت و تا زمان درو بالا بود.
تجمع و نسبت بین کربوهیدرات متحرک با وزن مولکلی بالا( عصاره گیری با اتانول ۸۰%) و پایین (عصاره گیری با آب) در بافت های گیاهی و مولدی در دوره رشد مولدی تغییر عمده ای کرد. نسبت کربوهیدرات متحرک با وزن مولکلی پایین به کربوهیدرات اندوخته با وزن مولکلی بالا در دوره رشد با توجه به نوع بافت و مرحله رشد متغیر است.