مقالات تخصصی

تکنولوژیهای نوظهور برای بهبود جوانه زنی بذر: اُزون (Ozone)

 اُزون

اُزون و کاربردهای آن

 اُزون (Ozone) (O۳) مولکولی است که به حالت گازی وجود دارد، و  به دلیل اثر ترکیبی پرتوهای فرابنفش و تخلیه های الکتریکی موجود در جو، از مولکول اکسیژن تولید میشود. نیمه عمر (half-life) این مولکول در حالت گازی حدود ۱۲ ساعت و به صورت مایع در حدود ۲۰-۲۵ دقیقه است، و از این رو بسیار ناپایدار است. این ناپایداری باعث میشود که گاز اُزون در دمای بسیار بالا با سرعت تجزیه شود.

اُزون به عنوان یک اکسید کننده قوی، کاربردهای گسترده ای در بخش کشاورزی و مواد غذایی پیدا کرده است. اُزون به عنوان یک ماده ضد عفونی کننده مفید شناخته شده و توانایی ویژه­ای در از بین بردن ناخالصیهای سمی صنعتی دارد. همچنین قادر است از طریق اکسیداسیون پیوند دو گانه، آلودگیهای بیولوژیکی را نیز غیرفعال کند. از اینرو برای ازبین بردن آلودگیهای ناشی از مایکوتوکسینها (mycotoxins)، آفلاتوکسین (aflatoxin) و قارچها در سطح بذرها استفاده میشود. در محصولات باغی، اُزون به عنوان ابزاری مناسب برای از بین بردن اتیلن و ضدغفونی سطحی بکار گرفته میشود. در مزارع برنج، اُزون برای از بین بردن بوهای نامطلوب در حین ذخیره نیز استفاده میشود.

اُزون

ا

کاربرد روشهای جایگزین (غیرسمی) و موثر در جهت افزایش کارایی استرلیزه کردن در صنایع غذایی حائز اهمیت است. ار اینرو، اُزون یک رویکرد سبز برای تقویت جوانه زنی و ضد عفونی بذر میتواند ارائه شود زیرا اثرات کمی را باقی میگذارد. اُزون نسبت به مواد شیمیایی مورد استفاده فواید زیادی دارد. برخلاف مواد شیمیایی که مقادیر باقیمانده از ترکیبات سرطان زا را به جای می گذارند، اُزون به سرعت اکسید شده و بدون هیچگونه اثری تجزیه میشود.

تاثیر تیمار بذر با اُزون: به نظر میرسد غلظتهای کم اُزون تأثیرات مثبتی در جوانه زنی بذر دارد. به عنوان مثال، جوانه زنی بذر ذرت پس از تیمار با گاز اُزون توسط Violleau (2008) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که بذرهای ذرت تحت تیمار با اُزون (با سرعت جریان ۰.۵۵ مترمکعب در ساعت) سرعت و درصد جوانه زنی بالاتر و همچنین طول ریشه­چه بیشتری را نسبت به بذور غیر تیمار (کنترل) داشتند. در این مطالعه تیمار کوتاه مدت اُزون (به مدت ۶.۸ دقیقه) نتایج مثبتری را نشان داد.

Sudhakar و همکاران (۲۰۰۸) تأثیر اُزون با غلظت پایین (۰.۱ ، ۰.۲ ، ۰.۳ ، ۰.۴ ppm) را در رشد گیاهچه (نهال) گوجه فرنگی بررسی کردند. آنها بیان کردند که تیمار گیاهچه گوجه فرنگی با غلظت ۰.۲ ppm اُزون به مدت ۲ دقیقه در روز برای ۱۰ روز اثر مثبت بر پارامترهای رشد نهال گوجه فرنگی از جمله افزایش سطح برگ، افزایش طول ریشه و ساقه و افزایش بیوماس (زیست توده) داشت. در کل بیان شد که تیمار با ازون به مقدار ۰.۲ ppm سبب افزایش ۳۳ درصدی وزن خشک و تخصیص زیست توده به صورت متوازن در بین ریشه، شاخه و برگ را فراهم میکند (شکل ۱).

اُزون
شکل ۱ تاثیر تیمار با سطوح مختلف اُزون بر روی رشد گوجه فرنگی (،T۲ = ۰.۲ ppm T4 = 0.4 ppm ، T3 = 0.3 T۱ = ۰.۱ ppm) در مقایسه با گیاه (Control) بدون تیمار اُزون (Sudhakar, 2008).

در مطالعه دیگر، تأثیر تیمار با گاز اُزون در شکست خواب بذر گوجه فرنگی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه افزایش معنی دار درصد جوانه زنی و بیومس گیاهچه نسبت به شاهد (بدون تیمار) را نشان داد. دلیل این امر کاهش سطح اسید آبسیزیک (هورمون گیاهی بازدارنده جوانه زنی) در دانه های در معرض ازون بیان شد (Sudhakar et al., 2011). همچنین کاربرد تیمار با اُزون در قالب مطالعه دیگری نیز نشان داد که جوانه زنی در بذرهای لوبیا، آفتابگردان، جو و ذرت را افزایش میدهد.

Vázquez-Ybarra و همکاران (۲۰۱۵) اثرات تیمار با اُزون در غلظتهای مختلف را در طول رشد کاهو (Lactuca sativa L.) در یک سیستم شناور هیدروپونیک مورد بررسی قرار دادند. پس از ۱۰ هفته رشد، گیاهان تیمار شده با اُزون با غلظت ۲.۶۶ و ۳.۹۶ میلی گرم در لیتر، افزایش معنی داری در وزن، ریشه، طول ریشه و قطر ساقه را نشان دادند. (شکل ۲).

اُزون
شکل ۲. کشت کاهو در یک سیستم هیدروپونیک (A) و اُوزوناتور (B) بکار رفته در سیستم هیدروپونیک با ریشه شناور.

در تضاد با کارهای قبلی Wu و همکاران (۲۰۰۶)، نشان دادند که میزان جوانه زنی در بذور گندم پس از یک دوره طولانی تیمار با اُزون به طور قابل توجهی کمتر می شود. بنابراین با توجه به مطالعات صورت گرفته میتوان بیان کرد که مقدار کم سطح اُزون (غلظت پایین) با کاهش سطح اسید آبسیزیک بذر سبب شکست خواب و یا رفع موانع جوانه زنی میشود در حالی که بیشتر شدن مدت زمان تیمار و غلظتهای بالا اوزن نتایج نامطلوبی در فرایند جوانه زنی ایجاد میکند.

روش تیمار بذرها با اُزون: تیمار بذرها با اُزون به دو شکل استفاده از اُزون مایع و ازون گازی شکل امکان پذیر است. در شکلهای زیر تصویری شماتیک از روشهای آزمایشگاهی انجام این تیمارها در دو حالت گازی و مایع ارائه شده است (شکل ۳).

اُزون
اُزون
شکل ۳. نمایی از روشهای آزمایشگاهی تیمار بذر با اُزون مایع (A) (Kang et al. 2015)  و اُزون گازی (B) Pandiselvam et al. 2017a)).

 مقالات بهبود جوانه زنی بذر و  اب پلاسما در بهبود جوانه زنی را در مقالات مطالعه نمایید.

منابع:

Rifna, E.J., Ratish Ramanan, K., Mahendran, R., 2019. Emerging technology applications for improving seed germination. Trends Food Sci. Technol. 86, 95–۱۰۸. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.029

Sudhakar, N., 2008. A preliminary study on the effects of ozone exposure on growth of the tomato seedlings. Aust. J. Crop Sci. 2, 33–۳۹.

Sudhakar, N., Nagendra-Prasad, D., Mohan, N., Hill, B., Gunasekaran, M., Murugesan, K., 2011. Assessing Influence of Ozone in Tomato Seed Dormancy Alleviation. Am. J. Plant Sci. 02, 443–۴۴۸. https://doi.org/10.4236/ajps.2011.23051

Vázquez-Ybarra, J.A., Peña-Valdivia, C.B., Trejo, C., Villegas-Bastida, A., Benedicto-Valdéz, S., Sánchez-García, P., 2015. Promoción del crecimiento de plantas de lechuga (Lactuca sativa L.) con dosis subletales de ozono aplicadas al medio de cultivo. Rev. Fitotec. Mex. 38, 405–۴۱۳.

Violleau, F., Hadjeba, K., Albet, J., Cazalis, R., Surel, O., 2008. Effect of oxidative treatment on corn seed germination kinetics. Ozone Sci. Eng. 30, 418–۴۲۲. https://doi.org/10.1080/01919510802474631

Wu, J., Doan, H., Cuenca, M.A., 2006. Investigation of gaseous ozone as an anti-fungal fumigant for stored wheat. J. Chem. Technol. Biotechnol. 81, 1288–۱۲۹۳. https://doi.org/10.1002/jctb.1550.

Kang, M.H., A. Pengkit, K. Choi, S.S. Jeon, H.W. Choi, D

  1. Shin, E.H. Choi, H.S. Uhm, and G. Park. 2015. “Differential Inactivation of Fungal Spores in Water and on Seeds by Ozone and Arc Discharge Plasma.” PloS One 10 (9):1–۱۶.

Pandiselvam, R., S. Sunoj, M.R. Manikantan, A. Kothakota, and K.B. Hebbar. 2017a. “Application and Kinetics of Ozone in Food Preservation.” Ozone: Science & Engineering 39 (2):115–۲۶.

نوشته های مشابه